DE10012256A1

DE10012256A1 - Auftragsvorrichtung

Info

Publication number: DE10012256A1
Application number: DE2000112256
Authority: DE
Inventors: Benjamin Mendez-Gallon; Manfred Ueberschaer
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2001-09-20

Abstract

Eine Vorrichtung (10) zum direkten oder indirekten, einseitigen oder beidseitigen Auftragen von flüssigen oder pastösem Auftragsmedium (16) auf eine Materialbahn (20), insbesondere aus Papier oder Karton, umfasst ein Auftragswerk (12), welches das Auftragsmedium (16) im freien Auftragsmedium-Strahl (18) an die Materialbahn (20) abgibt. Dabei ist im Bereich des Auftragswerks (12) eine Vorrichtung (30) zum Erzeugen eines elektrischen Feldes vorgesehen, das auf den sich vom Auftragswerk (12) zur Materialbahn (20) bewegenden Auftragsmedium-Strahl (18) eine dessen Bewegung unterstützende Kraft ausübt. Zusätzlich oder alternativ können Randführungselemente vorgesehen sein, welche die seitlichen Ränder des Auftragsmedium-Vorhangs (18) zumindest auf einem Teil von dessen schwerkraftbedingter Bewegung führen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum einseitigen oder beidseitigen Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf einen laufen den Untergrund, umfassend ein vom Untergrund mit Abstand angeordnetes Auftragswerk, welches das Auftragsmedium im freien Auftragsmedium- Strahl an den Untergrund abgibt, wobei der Untergrund bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugs weise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt.

Obgleich die Erfindung auch bei anderen "kontaktlos" arbeitenden Auftrags vorrichtungen mit Vorteil eingesetzt werden kann, beispielsweise Auftrags vorrichtungen mit einem Freistrahl-Düsenauftragswerk, welches das Auf tragsmedium an den Untergrund als Auftragsmedium-Strahl abgibt, welcher sich im Wesentlichen aufgrund des ihm vom Auftragswerk verliehenen Ausstoßimpulses vom Auftragswerk zum Untergrund bewegt, wird die Erfin dung nachfolgend am Beispiel einer Vorhang-Auftragsvorrichtung näher erläutert werden, d. h. einer Auftragsvorrichtung, bei welcher das Auftrags werk das Auftragsmedium als sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Vorhang oder Schleier an den Untergrund abgibt.

Bei der Beschichtung von Materialbahnen unter Einsatz eines Vorhang- Auftragswerks (in der Fachwelt auch als "Curtain Coating" bekannt) wird das Auftragsmedium an den Untergrund in Form eines Auftragsmedium- Vorhangs abgegeben, der sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt vom Auftragswerk zum Untergrund bewegt. Dass das Vorhang-Auftragswerk sich dabei in einem vorbestimmten Abstand vom Untergrund befindet, hat unter anderem den Vorteil, dass es beispielsweise bei einem Bahnabriss einem geringeren Beschädigungsrisiko ausgesetzt ist. Vorhang-Auftrags werke unterscheiden sich von anderen "kontaktlosen" Auftragswerken, beispielsweise Freistrahl-Düsenauftragswerken, bei welchen die Bewegung des Auftragsmediums vom Auftragswerk zum Untergrund hauptsächlich vom Ausstoßimpuls aus der Abgabedüse des Auftragswerks herrührt, grundlegend, da die Gestalt des aus der Abgabedüse austretenden Vorhangs lediglich dem Wechselspiel zwischen der Oberflächenspannung des Auftragsmediums und der Schwerkraft ausgesetzt ist. Die Oberflächen spannung versucht dabei, den Vorhang, der bezogen auf sein Volumen bzw. seine Querschnittsfläche eine sehr große Oberfläche bzw. Umfangslänge aufweist, zusammenzuziehen, um so seine Oberfläche zu verringern. Diesem Effekt widersetzt sich lediglich die Schwerkraft, die den Vorhang zu strecken sucht. Es ist daher leicht einzusehen, dass es umso schwieriger ist, einen über die gesamte Arbeitsbreite gleichmäßig dicken Auftragsmedium- Vorhang zu erhalten, je größer diese Arbeitsbreite ist.

Die Beschichtung von Materialbahnen mittels eines Vorhang-Auftragswerks, das der Materialbahn das Auftragsmedium als sich im Wesentlichen schwer kraftbedingt bewegenden Auftragsmedium-Vorhang bzw. -Schleier zuführt, ist von der Beschichtung von photographischen Filmen, Tonbändern und dergleichen seit langem bekannt. Allerdings weisen die Materialbahnen auf diesen Anwendungsgebieten eine erheblich geringere Breite auf, als dies bei modernen Anlagen zur Herstellung von Papier- und Pappebahnen der Fallist, bei denen Materialbahnbreiten von mehr als 10 m gefordert werden. Einen über diese Breite gleichmäßig dicken Auftragsmedium-Vorhang bilden und stabil halten zu können, ist eine Aufgabe, bei der es alles andere als naheliegt, sich von den vergleichsweise einfach zu kontrollierenden bekannten schmalen Auftragsmedium-Vorhängen Anregungen für eine funktionstaugliche Lösung zu erwarten. Darüber hinaus bewegen sich die Materialbahnen in modernen Anlagen zur Herstellung von Papier- und Pappebahnen mit Geschwindigkeiten von bis zu 3000 m/min, was ein Vielfaches der Geschwindigkeit ist, mit der sich die bekannten schmalen Materialbahnen bewegen, und überdies eine weitere hohe Belastung für die Stabilität des Auftragsmedium-Vorhangs darstellt.

Die DE 199 03 559 A1 stellt eine ganze Reihe von Wirkprinzipien vor, welche es ermöglichen sollen, die von der Materialbahn mitgeführte Luftgrenzschicht unmittelbar vor einem Vorhang-Auftragswerk zu schwächen. Auf die Möglichkeiten, die Effizienz dieser Wirkprinzipien zu verbessern, geht diese Druckschrift jedoch nicht ein.

Die WO 97/03009 befasst sich mit dem Problem der Trocknung von Materialbahnen nach dem Auftrag von Medien, nämlich Druckfarben, insbesondere im Tief-Rollenoffset- und Flexodruck. Sie schlägt vor, die Gasmoleküle an der Oberfläche der Materialbahn mittels einer Korona- Entladung zu ionisieren und zu einer Elektrode hin zu beschleunigen, um durch den mit diesem "Ionenwind" einhergehenden Gasaustausch an der Materialbahnoberfläche die Trocknungseffizienz zu erhöhen.

Zum weiteren Stand der Technik sei der Vollständigkeit halber noch auf die DE 198 03 240 A1 und die DE 198 29 449 A1 verwiesen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, "kontaktlos" arbeitende Auftragsvorrichtungen für den Einsatz in Anlagen zur Herstellung oder/und Veredelung von breiten und sich schnell bewegenden Material bahnen, vorzugsweise aus Papier oder Karton, weiter zu verbessern, insbesondere was die Stabilisierung des Auftragsmedium-Strahls bzw. -Vorhangs anbelangt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum einseitigen oder beidseitigen Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf einen laufenden Untergrund, umfassend ein vom Untergrund mit Abstand angeordnetes Auftragswerk, welches das Auftrags medium im freien Auftragsmedium-Strahl an den Untergrund abgibt, wobei der Untergrund bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt, und wobei im Bereich des Auftragswerks eine Vorrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Feldes vorgesehen ist, das auf den sich vom Auftragswerk zum Untergrund bewegenden Auftragsmedium-Strahl eine dessen Bewegung unterstützende Kraft ausübt.

Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen herkömmlichen "kontakt losen" Auftragsvorrichtungen, insbesondere Vorhang-Auftragsvorrich tungen, bewegt sich der Auftragsmedium-Strahl bei der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung nicht allein unter dem Einfluss der Schwerkraft bzw. nicht allein unter dem Einfluss des Ausstoßimpulses von der Abgabedüse zum Untergrund. Vielmehr wird diese Bewegung durch eine zusätzliche Kraft unterstützt, welche von der Felderzeugungsvorrichtung auf den Auftrags medium-Strahl ausgeübt wird und den Strahl auf seinem Weg von der Abgabedüse zum Untergrund zu strecken sucht (Vorstreckung). Daher kann insbesondere bei "Curtain coating-Auftragswerken" entweder bei gleichem Abstand zwischen Abgabedüse und Untergrund die Stabilität des Strahls erhöht werden, oder der Abstand zwischen Abgabedüse und Untergrund bei vorgegebener gewünschter Strahlstabilität größer gewählt werden.

Insbesondere letzteres ist von Vorteil, wenn man bedenkt, dass sich die Gesamtstreckung des Auftragsmediums von einer durch die Weite der Abgabedüse bestimmten Strahldicke bis zu der Dicke der letztendlich auf den Untergrund aufgebrachten Schicht von Auftragsmedium aus dem Produkt der vorstehend beschriebenen Vorstreckung des Strahls auf dem Weg von der Abgabedüse zum Untergrund und der Kontaktstreckung zusammensetzt, welche vom Unterschied zwischen der Geschwindigkeit des Strahls unmittelbar vor dem Auftreffen auf den Untergrund und der Laufgeschwindigkeit des Untergrunds beim Kontakt des Auftragsmediums mit dem Untergrund herrührt. Für die Erzielung einer möglichst gleich mäßigen Auftragsschicht ist es nämlich von Vorteil, wenn sich die Gesamtstreckung möglichst gleichmäßig aus Vorstreckung und Kontakt streckung zusammensetzt. Da der Auftragsmedium-Strahl umso anfälliger für äußere Einflüsse ist, beispielsweise für den Einfluss der vom Untergrund mitgeführten Luftgrenzschicht, je länger der Weg des Auftragsmediums von der Abgabedüse zum Untergrund ist, läuft dies in der Praxis stets auf den Wunsch nach einer möglichst starken Vorstreckung hinaus.

Das die Schwerkraft bei der Beschleunigung des Auftragsmedium-Strahls unterstützende elektrische Feld kann in einfacher Weise dadurch erzeugt werden, dass das Auftragswerk auf einem ersten vorbestimmten elektri schen Potential gehalten ist, während der Untergrund auf einem zweiten vorbestimmten elektrischen Potential, beispielsweise Masse- bzw. Erd potential, gehalten werden kann. In diesem Fall brauchen keine zusätzlichen Elektroden vorgesehen zu werden, sondern es genügt, die vorhandenen Vorrichtungen mit elektrischen Anschlüssen zu versehen.

Zusätzlich oder alternativ kann jedoch auf der stromaufwärtigen Seite des Auftragswerks und in dessen Nachbarschaft eine Elektrodenanordnung vorgesehen sein, welche auf einem dritten vorbestimmten elektrischen Potential gehalten ist. "Zusätzlich" bedeutet dabei, dass sowohl das Auftragswerk als auch die Elektrodenanordnung auf einem vorbestimmten, vom Erdpotential verschiedenen Potential gehalten sind. Hingegen bedeutet "alternativ", dass nur die Elektrodenanordnung auf einem vorbestimmten, vom Erdpotential verschiedenen Potential gehalten sind, während das Auftragswerk entweder geerdet ist oder sich hinsichtlich seines elektrischen Potentials in der Schwebe befindet ("floating potential").

Die Elektrodenanordnung kann wenigstens eine Flachelektrode umfassen. Dabei kann die Flachelektrode an ihrer zum Untergrund hinweisenden Seite eine Mehrzahl von Vorsprüngen oder Nadelspitzen aufweisen. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von in Querrichtung des Untergrundes einander benachbart angeordneten Einzel elektroden, vorzugsweise Nadelelektroden, umfasst. Durch den Einsatz von Nadelspitzen bzw. Nadelelektroden kann erreicht werden, dass die Elektro denanordnung ihre Umgebung nicht nur durch das bezüglich dem Erdpoten tial gebildete elektrische Feld beeinflusst, sondern dass es darüber hinaus auch zu Entladungsvorgängen kommen kann, bei welchen die Umgebungs luft zumindest teilweise ionisiert wird, und die so entstandenen Ladungsträger zu einer Aufladung beispielsweise des Auftragsmedium- Strahls führen. Nach einer derartigen Aufladung kann die Bewegung des Auftragsmedium-Strahls noch effektiver durch das elektrische Feld beeinflusst werden.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass stromabwärts der Auftreffposition des Auftragsmediums auf den Untergrund eine Vorrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Feldes vorgesehen ist. Dieses elektrische Feld übt auf das auf den Untergrund aufgebrachte Auftragsmedium eine zum Untergrund hin gerichtete Kraft aus, was an Stellen, auf die zuviel Auftragsmedium aufgebracht worden ist, zu einer Verdrängung des über schüssigen Auftragsmediums führt. Hierdurch wird zum einen auch bislang nicht bedeckten Stellen des Untergrunds Auftragsmedium zugeführt, was die Bedeckung des Untergrunds mit Auftragsmedium verbessert. Zum anderen kann hierdurch die Dicke der Auftragsschicht vergleichmäßigt werden.

Bevorzugt weist die weiteren Felderzeugungsvorrichtung eine dem Untergrund benachbarte weitere Elektrodenanordnung auf, welche vorzugsweise auf einem vierten vorbestimmten elektrischen Potential gehalten ist.

Eine derartige, das auf den Untergrund aufgebrachte Auftragsmedium zum Untergrund hin ziehende Kraft kann grundsätzlich aber auch von einer Restaufladung des auf den Untergrund aufgebrachten Auftragsmediums infolge von durch die erste Elektrodenanordung induzierten Entladungen herrühren.

Das bzw. die vom Erdpotential verschiedenen, vorbestimmten elektrischen Potentiale können beispielsweise einen Wert von zwischen 5 kV und etwa 60 kV, vorzugsweise etwa 30 kV aufweisen.

Wie vorstehend bereits erwähnt, wird der Untergrund vorzugsweise auf Erdpotential gehalten. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass ein Gegenelement, vorzugsweise eine Gegenwalze, das bei direktem Auftrag die Materialbahn im Bereich des Auftragswerks stützt bzw. auf dessen Oberfläche das Auftragswerk das Auftragsmedium bei indirektem Auftrag aufbringt, mit einer Elektrode in Kontakt steht, um diese auf dem zweiten vorbestimmten elektrischen Potential zu halten. Zusätzlich oder alternative kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die, beispielsweise metallische oder gummierte, Oberfläche des Gegenelements mit der Elek trode in Schleifkontakt steht. Schließlich ist es auch noch möglich, dass die Elektrode mit einer Lagerwelle der Gegenwalze in elektrisch leitendem Kontakt steht. Bei direktem Auftrag kommt als weitere Alternative hinzu, dass man die Materialbahn mittels einer beispielsweise als Bahnleitelement ausgebildeten Elektrode auf dem zweiten vorbestimmten elektrischen Potential, also vorzugsweise dem Erdpotential, hält.

Neben dem Einsatz von elektrischen Feldern zur Beeinflussung des Auftragsmedium-Strahls kommen selbstverständlich auch anders geartete Kraftfelder in Frage, beispielsweise Magnetfelder, sofern das Auftragsmedium auf ein Magnetfeld ansprechende Partikel ohnehin als Bestandteil enthält oder diese Partikel dem Auftragsmedium zu diesem Zweck beigemengt werden können.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst zum einseitigen oder beidseitigen Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf einen laufenden Unter grund, umfassend ein Vorhang-Auftragswerk, welches das Auftragsmedium als sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Vorhang oder Schleier an den Untergrund abgibt, wobei der Untergrund bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt, wobei Randführungselemente vorgesehen sind, welche die seitlichen Ränder des Auftragsmedium-Vor hangs zumindest auf einem Teil von dessen schwerkraftbedingter Bewegung zwischen dem Vorhang-Auftragswerk und dem Untergrund führen.

Wie vorstehend bereits erläutert, versucht die Oberflächenspannung des Auftragsmediums, die Oberfläche des Auftragmedium-Strahls zu verkleinern, was sich insbesondere im Bereich der Seitenränder des Auftragmedium- Strahls auswirkt und zu einer Strahleinengung führt. Dieser Strahleinengung kann durch das Vorsehen von Randführungselementen vorgebeugt werden, da in diesem Fall zwischen dem Auftragsmedium und der Oberfläche der Randführungselemente zusätzlich Adhäsionskräfte wirken, welche sich der von der Oberflächenspannung des Auftragsmediums ausgehenden Ein engungstendenz widersetzen. Die Adhäsion zwischen den Randführungs elementen und dem Auftragsmedium kann dadurch verbessert werden, dass die Oberflächeneigenschaften wenigstens eines Randführungselements derart gewählt sind, dass der von den Eigenschaften des Auftragsmediums und der Oberfläche der Randführungselemente abhängige Benetzungs- oder Randwinkel weniger als 90° beträgt. Ferner ist es für die Benetzung der Randführungselemente vorteilhaft, wenn diese eine strukturierte Oberfläche aufweisen. Hierzu kann die Oberfläche wenigstens eines Randführungs elements aufgerauht sein oder/und eine gezahnte Oberfläche, beispielsweise in Form eines Außengewindes oder auch eines Innengewindes, aufweisen.

Die Randführungselemente können beispielsweise aus Glas oder Metall gefertigt sein, da diese Materialien eine ausreichend hohe Oberflächen spannung aufweisen. Bei Metallen ist allerdings zu beachten, dass einige Metalle die Tendenz haben, Wasserdampf aus der sie umgebenden Atmo sphäre zu adsorbieren, wodurch ihre Oberflächenspannung auf den Wert der adsorbierten Wasserschicht sinkt.

Um die Auftragsvorrichtung an die Breite der zu beschichtenden Material bahn anpassen zu können, wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Rand führungselement in Querrichtung des Untergrunds verschiebbar angeordnet ist oder/und dass der Winkel, den ein Randführungselement mit der Vertikalen einschließt, verstellbar ist. Darüber hinaus kann die Winkel verstellbarkeit ein Verschwenken der freien Enden der Randführungs elemente in Querrichtung oder/und in Längsrichtung beinhalten.

Schließlich kann die Wirkung der Randführungselemente auch durch das Vorsehen eines elektrischen Feldes verbessert werden, beispielsweise dadurch, dass in der Nähe wenigstens eines der Randführungselemente, vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu diesem verlaufend, eine Elektrode vorgesehen ist, die auf einem vorbestimmten elektrischen Potential gehalten ist.

Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:

Fig. 1 eine grob schematische Seitenansicht zur Erläuterung von Aufbau und Funktion einer erfindungsgemäßen Auftrags vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Erläuterung von Aufbau und Funktion der Randführungselemente; und

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung des Begriff "Benetzungs winkel" bzw. "Randwinkel".

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Sie umfasst ein Vorhang-Auftragswerk 12 mit einer Abgabedüse 14, aus der Auftragsmedium 16 in Form eines Vorhangs 18 an einen sich in Laufrichtung L bewegenden Untergrund U abgegeben wird. Der Unter grund U ist im dargestellten Ausführungsbeispiel die Oberfläche 20a einer Materialbahn 20, die im Bereich des Auftragswerks 12 die Umfangsflächen einer Stützwalze 22 teilweise umschlingt.

Auf seinem Weg von der Abgabedüse 14 zum Untergrund U wird das Auf tragsmedium 16 beschleunigt. Dies führt zu einer Verringerung der Dicke des Vorhangs 18 von dem Wert D im Bereich der Abgabedüse 14 auf den Wert d unmittelbar vor der Auftreffpositon P auf dem Untergrund U (Vorstreckung). Infolge des Unterschieds zwischen der Geschwindigkeitdes Auftragmedium-Vorhangs 18 unmittelbar vor der Auftreffposition P und der Laufgeschwindigkeit des Untergrunds U wird das Auftragsmedium 16 beim Auftreffen auf dem Untergrund U nochmals gestreckt, so dass die auf den Untergrund U aufgebrachte Auftragsschicht 24 letztendlich die Dicke s aufweist (Kontaktstreckung). Die Gesamtstreckung des Auftragsmedium 16 ergibt als Produkt der Streckungsfaktoren von Vorstreckung und Kontaktstreckung.

In der Praxis wird das Auftragsmedium 16 beim Auftreffen auf den Unter grund U meist stärker gestreckt als auf dem Weg von der Abgabedüse 14 zum Untergrund U, da man im Hinblick auf einen möglichst stabilen Vorhang 18 die Fallstrecke zwischen Abgabedüse 14 und Untergrund U nicht beliebig groß wählen kann. Eine zu starke Kontaktstreckung wirkt sich aber nach teilig auf die Gleichmäßigkeit der auf den Untergrund U aufgebrachten Auftragsschicht 24 aus.

Die erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung 10 bietet nun eine Möglichkeit, mit deren Hilfe man entweder bei gleicher Fallhöhe zwischen Abgabedüse 14 und Untergrund U die Vorstreckung des Vorhangs 18 verstärken kann bzw. wie man bei gleicher Vorstreckung die Fallhöhe zwischen Abgabedüse 14 und Untergrund U verringern und somit den Vorhang 18 stabilisieren kann. Und zwar wird erfindungsgemäß der Auftragmedium-Vorhang 18 auf seinem Weg von der Abgabedüse 14 zum Untergrund U nicht allein der Schwerkraft überlassen, sondern es werden auf ihn zusätzlich elektro statische Kräfte ausgeübt. Diese Stärkung der den Vorhang 18 streckenden Kräfte hat, da die Oberflächenspannung des Auftragsmediums 16, die den Vorhang 18 im Sinne einer Verringerung von dessen Oberfläche zusammen zuziehen sucht, konstant bleibt, eine höhere Stabilität des Auftragmedium- Vorhang 18 zur Folge.

Grundsätzlich könnten die elektrostatischen Kräfte dadurch bereitgestellt werden, dass man an das Gehäuse des Auftragswerks 12 eine erste vorbe stimmte elektrische Spannung V₁ anlegt und die Stützwalze 22 auf dem Erd- bzw. Massepotential V_E bzw. V₂ hält. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird jedoch ein anderer Weg beschritten, der nachfolgend näher erläutert werden soll:

Gemäß Fig. 1 ist in Laufrichtung L unmittelbar vor dem Auftragswerk 12 eine Elektrodenanordnung 30 vorgesehen, die beispielsweise eine sich in Querrichtung Q erstreckende Flachelektrode mit einer Mehrzahl von Nadelspitzen umfassen kann, oder von einer Mehrzahl von in Querrichtung Q einander benachbart angeordneten Nadelelektroden 32 gebildet sein kann. An die Elektrodenanordnung 30 wird eine vorbestimmte elektrische Spannung V₃ angelegt, während die sie umgebenden Teile der Auftrags vorrichtung 10, nämlich das Auftragswerk 12, die Stützwalze 22 und ein bezüglich der Laufrichtung L stromaufwärts der Elektrodenanordnung 30 vorgesehener Saugkasten 34 zur Schwächung einer von der Materialbahn 20 mitgeführten Luftgrenzschicht auf Masse- bzw. Erdpotential V_E gehalten sind.

Zwischen der Elektrodenanordnung 30 und ihrer auf Erdpotential gehaltenen Umgebung baut sich nicht nur ein elektrisches Feld auf, sondern es kommt zwischen den Nadelspitzen bzw. Nadelelektroden 32 und der Umgebung zu Entladungen, die in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien E angedeutet sind. Infolge dieser Entladungen E wird das Auftragsmedium 16 des Vorhangs 18 elektrisch aufgeladen, so dass es in dem elektrischen Feld zwischen der Elektrodenanordnung 30 und der Stützwalze 22 zur Stützwalze 22 hin beschleunigt wird, was die Vorstreckung unterstützt.

Darüber hinaus wird auf den Vorhang 18 infolge der Entladungen E aber auch eine Kraft ausgeübt, die eine orthogonal zu dessen Fallbewegungs richtung verlaufende Komponente besitzt. Auch diese Kraftkomponente hilft, den Auftragsmedium-Vorhang 18 vor dem Einfluss der an der Oberfläche der Materialbahn 20 mitgeführten Luftgrenzschicht G zu stabilisieren.

Wie vorstehend bereits angesprochen, dient der Saugkasten 34 zur Schwächung der Luftgrenzschicht G. Zur Erhöhung der Saugeffizienz ist an diesem Saugkasten 34 auslaufseitig ein Schleppschaber 36 vorgesehen, der mit der Oberfläche 20a der Materialbahn 20 in Gleitkontakt steht und den Saugbereich des Saugkastens 34 auslaufseitig abdichtet. Der Schlepp schaber 36 kann beispielsweise aus einem mit Teflon beschichteten Verbundwerkstoff gefertigt sein. Aufgrund des Einsatzes eines Verbund werkstoffs weist der Schleppschaber 36 ausreichende Temperaturbeständig keit und Flexibilität, und aufgrund der Oberflächenbeschichtung mit Teflon ausreichende Reibungsarmut auf.

Erfindungsgemäß ist nun zwischen diesem Schleppschaber 36 und dem Saugkasten 34 eine weitere Elektrodenanordnung 40 vorgesehen, die an dem Saugkasten 34 über eine elektrischen Isolierung 42 angebracht ist. Die weiteren Elektrodenanordnung 40 kann wiederum entweder von einer Flach elektrode mit einer Mehrzahl von Nadelspitzen oder einer Mehrzahl von in Querrichtung Q einander benachbart angeordneten Nadelelektroden gebildet sein. Die Elektrodenanordnung 40 kann grundsätzlich an eine äußere Spannungsversorgung angeschlossen sein. In dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel befindet sie sich hinsichtlich ihres elektrischen Potentials jedoch in einem Schwebezustand ("floating potential"), wird aber infolge der von der Elektrodenanordnung 30 ausgehenden Entladungen E aufgeladen und somit ebenfalls auf ein vom Massepotential verschiedenes Potential gebracht.

Aufgrund des geringen Abstands der Spitzen der Elektrodenanordnung 40 vom Untergrund U genügt die Aufladung der Elektrodenanordnung 40, um es zwischen den Spitzen der Elektrodenanordnung 40 und dem Untergrund U ebenfalls zu Entladungen e kommen zu lassen. Diese Entladungen e stören die laminare Strömung der Luftgrenzschicht G und wandeln diese zumindest teilweise in eine turbulente Strömung um. Dies erleichtert das Absaugen der Luftgrenzschicht G von der Oberfläche 20a der Materialbahn und verbessert somit die Effektivität des Saugkastens 34.

Elektrische Kräfte können schließlich auch noch zur Verbesserung der Egalisierung und Fixierung der Auftragsschicht 24 auf der Materialbahn 20 beitragen. Hierzu kann beispielsweise eine weitere Elektrodenanordnung in Form einer Plattenelektrode 46 vorgesehen sein, die auf einem vorbestimm ten elektrischen Potential V₄ gehalten ist. Zwischen dieser Plattenelektrode 46 und der auf Massepotential gehaltenen Stützwalze 22 bildet sich ein relativ homogenes elektrisches Feld aus, welches auf das Auftragsmedium eine zum Untergrund U hin gerichtete Kraft ausübt. Diese Kraft sorgt an Stellen der Materialbahnoberfläche 20a, auf die zuviel Auftragsmedium 16 aufgetragen worden ist, zu einer Verdrängung des überschüssigen Auftrags mediums und somit zu einer Vergleichmäßigung der Auftragsschicht 24. Im Extremfall kann es sogar vorkommen, dass bislang nicht bedeckte Bereiche der Materialbahnoberfläche 20a infolge dieser Kraft erstmals mit Auftrags medium 16 bedeckt werden. Darüber hinaus verbessert die vorstehend angesprochene Kraft auch die Bindung, die das Auftragsmedium 16 mit der Oberfläche 20a der Materialbahn 20 eingeht.

Anzumerken ist noch, dass auch die Aufladung, die das Auftragsmedium 16 im Bereich des Vorhangs 18 durch die Entladungen E erfährt, im Zusammen wirken mit der auf Massepotential gehaltenen Stützwalze 22 zu einer derartigen, auf den Untergrund U zu gerichteten Kraft führt. Dies ist in der vergrößerten Darstellung des Details D durch die Pfeile F angedeutet.

Die Stützwalze 22 kann auf unterschiedliche Art und Weise auf dem Masse potential V_E gehalten werden. Beispielsweise kann die Walzeachse A mit einem Schleifkontakt in Verbindung stehen, wie er beispielsweise in der DE 197 33 333 A1 beschrieben ist. Zusätzlich oder alternativ kann jedoch auch ein mit der Oberfläche 22a der Walze 22 in Verbindung stehender Schleifkontakt 50 vorgesehen sein. Schließlich kann auch die Materialbahn 20 über beispielsweise von Bahnleitelementen 48 gebildete Kontakte auf Massepotential V_E gehalten werden.

In Fig. 2 ist eine mit Blickrichtung in Laufrichtung L genommene Ansicht der Auftragsvorrichtung 10 dargestellt. Anhand dieser Darstellung soll eine Möglichkeit erläutert werden, wie der Auftragmedium-Vorhang 18 auch im Bereich seiner Seitenränder 18a stabilisiert werden kann. Die den Vorhang 18 zusammenzuziehen suchende Oberflächenspannung des Auftrags mediums 16 wirkt sich nämlich hauptsächlich in den Randbereichen 18 des Vorhangs 18 aus. Sie führt dort zu einer seitlichen Kontraktion des Vorhangs 18 und dessen Verdickung. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, sind bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform Führungsleisten 54 vorgesehen, welche am Auftragswerk 12 derart angebracht sind, dass sie den aus der Abgabedüse 14 austretenden Vorhang 18 auffangen und auf seinem Fallweg bis unmittelbar vor die Oberfläche 20a der Materialbahn 20 führen.

Die Wirkung der Randleisten 54 beruht auf den Adhäsionskräften zwischen dem Auftragsmedium 16 und der Oberfläche der Randleisten 54. Im Hinblick auf eine möglichst gute Adhäsion sollte der Randwinkel bzw. Benetzungs winkel α eines Tröpfchens T von Auftragsmedium 16 auf der Oberfläche 54a der Randleisten 54 einen möglichst niedrigen Wert aufweisen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass man die Oberfläche der Randleisten 54 aus einem Material mit hoher Oberflächenspannung herstellt. Darüber hinaus kann die Benetzung zwischen Auftragsmedium 16 und Randleisten 54 durch eine aufgeraute, beispielsweise gezahnte Oberflächen struktur der Randleisten 54 verbessert werden. Dies kann man beispiels weise dadurch erreichen, dass man Gewindestangen als Randleisten 54 einsetzt.

Eine weitere Möglichkeit, um die Adhäsion des Auftragsmediums 16 an den Randleisten 54 verbessern zu können, besteht darin, dass man im Wesentli chen parallel zu den Randleisten 54 Elektrodenleisten 56 vorsieht, an welche man eine vorbestimmte elektrische Spannung V₅ anlegt. Hierdurch wird, ähnlich wie dies vorstehend für die Anordnung gemäß Fig. 1 beschrieben worden ist, auf das Auftragsmedium eine attraktive Kraft ausgeübt.

Um die Randleisten 54 an die jeweils gewünschte Arbeitsbreite, d. h. die jeweils vorliegende Breite der Materialbahn 20 anpassen zu können, sind diese am Auftragswerk 12 in Querrichtung Q verschiebbar angeordnet, was in Fig. 2 durch die Pfeile q angedeutet ist. Darüber hinaus können die Randleisten 54 an dem Auftragswerk 12 auch schwenkbar angeordnet sein, und zwar um zur Längsrichtung L oder/und zur Querrichtung Q im Wesentli chen parallel verlaufende Achsen, wobei in Fig. 2 durch die Pfeile l lediglich eine Verschwenkbarkeit in Querrichtung Q, d. h. um eine zur Längsrichtung L im Wesentlichen parallel verlaufende Achse angedeutet ist.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum einseitigen oder beidseitigen Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium (16) auf einen laufenden Untergrund (U), umfassend ein vom Untergrund (U) mit Abstand angeordnetes Auftragswerk (12), welches das Auftragsmedium (16) im freien Auftragsmedium-Strahl (18) an den Untergrund (U) abgibt,
wobei der Untergrund (U) bei direktem Auftrag die Oberfläche (20a) einer Materialbahn (20), insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt,
dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Auftragswerks (12) eine Vorrichtung (30) zum Erzeugen eines elektrischen Feldes vorgesehen ist, das auf den sich vom Auftragswerk (12) zum Unter grund (U) bewegenden Auftragsmedium-Strahl (18) eine dessen Bewegung unterstützende Kraft ausübt.

2. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragswerk ein Vorhang- Auftragswerk (12) ist, welches das Auftragsmedium an den Unter grund (U) als Auftragsmedium-Vorhang (18) abgibt, welcher sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt vom Auftragswerk (12) zum Unter grund (U) bewegt.

3. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragswerk ein Freistrahl- Düsenauftragswerk ist, welches das Auftragsmedium an den Untergrund als Auftragsmedium-Strahl abgibt, welcher sich im wesentlichen aufgrund des ihm vom Auftragswerk verliehenen Ausstoßimpulses vom Auftragswerk zum Untergrund bewegt.

4. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragswerk (12) auf einem ersten vorbestimmten elektrischen Potential (V₁) gehalten ist.

5. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Untergrund (U) auf einem zweiten vorbestimmten elektrischen Potential (V_E bzw. V₂) gehalten ist.

6. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der stromaufwärtigen Seite des Auftragswerks (12) und in dessen Nachbarschaft eine Elektroden anordnung (30) vorgesehen ist, welche auf einem dritten vorbe stimmten elektrischen Potential (V₃) gehalten ist.

7. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung wenigstens eine Flachelektrode umfasst, wobei vorzugsweise die Flachelektrode an ihrer zum Untergrund hin weisenden Seite eine Mehrzahl von Vorsprüngen oder Nadelspitzen aufweist.

8. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (30) eine Mehrzahl von in Querrichtung des Untergrundes (U) einander benach bart angeordneten Einzelelektroden, vorzugsweise Nadelelektroden (32), umfasst.

9. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der Auftreffposition (P) des Auftragsmediums (16) auf dem Untergrund eine weitere Vorrichtung (46) zum Erzeugen eines elektrischen Feldes vorgesehen ist, das auf das auf den Untergrund (U) aufgebrachte Auftragsmedium (16) eine zum Untergrund (U) hin gerichtete Kraft ausübt.

10. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Felderzeugungsvorrichtung eine dem Untergrund (U) benachbarte weitere Elektrodenanordnung (46) aufweist, welche vorzugsweise auf einem vierten vorbestimmten elektrischen Potential (V₄) gehalten ist.

11. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste oder/und das dritte oder/und das vierte vorbestimmte elektrische Potential (V₁, V₃, V₄) einen Wert von zwischen etwa 5 kV und etwa 60 kV, vorzugsweise etwa 30 kV, aufweisen.

12. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite vorbestimmte elektrische Potential (V₂) das Erdpotential (V_E) ist.

13. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gegenelement, vorzugsweise eine Gegenwalze (22), das bei direktem Auftrag die Materialbahn (20) im Bereich des Auftragswerks (12) stützt bzw. auf dessen Oberfläche das Auftragswerk das Auftragsmedium bei indirektem Auftrag aufbringt, mit einer Elektrode in Kontakt steht, um diese auf dem zweiten vorbestimmten elektrischen Potential (V₂) zu halten.

14. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (22a) des Gegen elements (22) mit der Elektrode (50) in Schleifkontakt steht.

15. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode mit einer Lagerwelle (A) der Gegenwalze (22) in Kontakt steht.

16. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei direktem Auftrag die Materialbahn (20) von einer beispielsweise als Bahnleitelement ausgebildeten Elektrode (48) auf dem zweiten vorbestimmten elektrischen Potential (V₂) gehalten wird.

17. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu oder anstelle der Elektrodenanordnung (30) oder/und der weiteren Elektrodenanord nung (46) eine Magnetfeldeinrichtung zur Beeinflussung der Bewegung des Auftragsmediums (16) vorgesehen ist.

18. Vorrichtung (10) zum einseitigen oder beidseitigen Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium (16) auf einen laufenden Untergrund (U), umfassend ein Vorhang-Auftragswerk (12), welches das Auftragsmedium (16) als sich im Wesentlichen schwerkraft bedingt bewegenden Vorhang (18) oder Schleier an den Untergrund (U) abgibt,
wobei der Untergrund (U) bei direktem Auftrag die Oberfläche (20a) einer Materialbahn (20), insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt,
dadurch gekennzeichnet, dass Randführungselemente (54) vorge sehen sind, welche die seitlichen Ränder (18a) des Auftragsmedium- Vorhangs (18) zumindest auf einem Teil von dessen schwerkraft bedingter Bewegung zwischen dem Vorhang-Auftragswerk (12) und dem Untergrund (U) führen.

19. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächeneigenschaften wenig stens eines Randführungselements (54) derart gewählt sind, dass der von den Eigenschaften des Auftragsmediums (16) und der Oberfläche (54a) der Randführungselemente (54) abhängige Benetzungswinkel (α) weniger als 90° beträgt.

20. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Randführungselement (54) eine strukturierte Oberfläche aufweist.

21. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (54a) wenigstens eines Randführungselements (54) aufgerauht ist.

22. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Randführungselement (54) eine gezahnte Oberfläche (54a) aufweist.

23. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Randführungselement (54) ein Außengewinde aufweist.

24. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Randführungselement (54) aus Glas oder Metall gefertigt ist.

25. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Randführungselement (54) in Querrichtung (Q) des Untergrunds (U) verschiebbar ange ordnet ist.

26. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel, den ein Randführungs element (54) mit der Vertikalen einschließt, verstellbar ist.

27. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nähe wenigstens eines der Randführungselemente (54), vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu diesem verlaufend, eine Elektrode (56) vorgesehen ist, die auf einem vorbestimmten elektrischen Potential (V₅) gehalten ist.