DE10012345A1

DE10012345A1 - Web coating station, for paper or cardboard, comprises applicator with delivery jet, to form structured free-fall coating curtain to moving web surface, with adjustments to set relative alignments of applicator and web

Info

Publication number: DE10012345A1
Application number: DE2000112345
Authority: DE
Inventors: Benjamin Mendez-Gallon
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

A moving web (U) coating applicator station (10), has a curtain applicator (12) where the medium falls by gravity as a curtain (20) or mist on to the web surface. With direct application, the curtain strikes the surface of the web (22), and with indirect coating, the curtain is delivered to a roller, which transfers it to the web surface. The bisecting plane (zHE) through the coating application point (P) into the tangent plane (TE) at the web surface (U) forms an angle ( alpha ) with the coating curtain (20) of 35-100 deg and preferably 45-90 deg .

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum einseitigen oder beidseitigen Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf einen laufen den Untergrund, 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 Übertrags elements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftrags medium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt.The invention relates to a device for one-sided or two-sided Apply liquid or pasty application medium to one run the underground, including a curtain commission, which the Application medium as moving essentially due to gravity Releases curtain or veil to the surface, the surface at direct application of the surface of a material web, especially paper or cardboard, and with indirect application the surface of a transfer elements, preferably a transfer roller, which is the order medium then transfers to the surface of the material web.

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 Auftragasmedium- Vorhang zu erhalten, je größer diese Arbeitsbreite ist.When coating material webs using a curtain Commissioned work (also known as "curtain coating") the application medium to the surface in the form of an application medium Curtain, which is essentially due to gravity from Commissioned work moved to the underground. That the curtain commission is at a predetermined distance from the ground Among other things, it has the advantage that it breaks down, for example is exposed to a lower risk of damage. Curtain order works differ from other "contactless" commissioned works, for example free jet nozzle applicators, in which the movement of the order medium from the order work to the substrate mainly comes from the ejection impulse from the delivery nozzle of the application unit, fundamental because the shape of the curtain emerging from the dispensing nozzle only the interplay between the surface tension of the Application medium and gravity. The surfaces tension tries to remove the curtain that is related to its volume or its cross-sectional area has a very large surface or circumferential length has to contract so as to reduce its surface area. This Effect only resists gravity, which the curtain too stretch seeks. It is therefore easy to see that it is all the more difficult a uniformly thick application medium over the entire working width Obtain curtain, the larger this working width.

Die Beschichtung von Materialbahnen mittels eines Vorhang-Auftragswerks, das der Materialbahn das Auftragsmedium als sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt 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 moderenen Anlagen zur Herstellung von Papier- und Pappebahnen der Fall ist, 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.The coating of material webs using a curtain applicator, that of the material web the application medium as essentially gravitationally moving application medium curtain or curtain feeds is from the coating of photographic films, tapes and the like have long been known. However, the material webs have in these fields of application a considerably smaller width than this in modern plants for the production of paper and cardboard webs The case is where material web widths of more than 10 m are required. Form an application medium curtain that is uniformly thick over this width and being able to keep it stable is a task that is anything but is obvious from the comparatively easy to control known narrow application medium curtains suggestions for a functional solution to be expected. In addition, the move Material webs in modern plants for the production of paper and Cardboard webs with speeds of up to 3000 m / min what a Is a multiple of the speed at which the known narrow Moving material webs, and also another high burden for the Represents stability of the application medium curtain.

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.DE 199 03 559 A1 presents a whole series of active principles, which should make it possible to carry along the material web Air boundary layer immediately in front of a curtain application weaknesses. On the possibilities of the efficiency of these active principles improve, this document is not considered.

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.WO 97/03009 deals with the problem of drying Material webs after the application of media, namely printing inks, especially in deep web offset and flexo printing. She suggests that Gas molecules on the surface of the material web by means of a corona Ionize discharge and accelerate toward an electrode to due to the gas exchange at the Material surface to increase the drying efficiency.

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.For the sake of completeness, we refer to the further state of the art DE 198 03 240 A1 and DE 198 29 449 A1 referenced.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das "Curtain Coating" für den Einsatz in Anlagen zur Herstellung oder/und Veredelung von breiten und sich schnell bewegenden Materialbahnen, vorzugsweise aus Papier oder Karton, weiter zu verbessern, insbesondere was die Relativ anordnung von Vorhang-Auftragswerk und Untergrund anbelangt.In contrast, it is an object of the present invention, the "curtain Coating "for use in plants for manufacturing or / and finishing of wide and fast moving material webs, preferably from Paper or cardboard to further improve, especially what the relative arrangement of curtain application and background.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum einseitigen oder beidseitigen Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf einen laufenden Untergrund, 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, und wobei die zulaufseitige Halbebene einer an der Auftreffposition des Auftragsmedium-Vorhangs auf den Untergrund an den Untergrund angelegten Tangentialebene mit dem Auftragsmedium- Vorhang einen Winkel α von zwischen etwa 35° und etwa 100°, vorzugs weise von zwischen etwa 45° und etwa 90°, einschließt.This object is achieved by a device for one-sided or double-sided application of liquid or pasty Application medium on a running surface, including a curtain Commissioned work, which is the order medium as essentially gravity moving curtain or veil on the surface emits, with the surface the surface of a direct application Material web, in particular made of paper or cardboard, and with indirect Apply the surface of a transfer element, preferably one Transfer roller, which is the application medium then to the surface transfers the material web, and wherein the inlet-side half-plane one the impact position of the application medium curtain on the surface the underground tangential plane with the application medium Curtain an angle α of between about 35 ° and about 100 °, preferred between about 45 ° and about 90 °.

Wenn Vorstehend davon die Rede war, dass die Tangentialebene den Winkel α "mit dem Auftragsmedium-Vorhang einschließt", so kommt es hierbei auf den Verlauf des Vorhangs unmittelbar vor dem Auftreffen auf den Untergrund an. Insbesondere wird dieser Winkel also nicht einfach mit einer durch die Abgabedüse verlaufenden vertikalen Geraden gebildet. Vielmehr werden Effekte berücksichtigt, welche den Auftragsmedium- Vorhang aus der Vertikalen auslenken können, beispielsweise elektro statische Kräfte, der Mitnahmeeffekt durch den Untergrund und dergleichen.If above it was said that the tangent plane the Angle α "includes with the application medium curtain", so it comes in doing so on the course of the curtain immediately before hitting the underground. In particular, this angle is not easy a vertical straight line formed through the dispensing nozzle. Rather, effects are taken into account that affect the order medium Can deflect the curtain from the vertical, for example electro static forces, the entrainment effect through the underground and the like.

Bei Unterschreiten der unteren Grenze von etwa 35° besteht die Gefahr, dass in den engen Zwickel zwischen Untergrund und Auftragsmedium- Vorhang Luft eingeschleppt wird, die in Form von Blasen zwischen Unter grund und Auftragsschicht die vollständige oder zumindest doch die gleichmäßige Bedeckung des Untergrunds mit Auftragsmedium gefährdet. Im Extremfall kann es sogar zu einem "Abprallen" des Auftragmedium- Vorhangs vom Untergrund kommen. Bei Überschreiten der oberen Grenze von etwa 100° besteht hingegen die Gefahr, dass es trotz der Mitnahme des auf dem Untergrund auftreffenden Auftragsmediums durch den Unter grund in dessen Laufrichtung zu einem Abfließen des Auftragsmediums entgegen dieser Laufrichtung kommt. Dies wird in der Fachsprache als "backflow" bezeichnet.If the lower limit falls below about 35 °, there is a risk of that in the tight gusset between the substrate and the application medium Air curtain is introduced in the form of bubbles between sub reason and job layer the complete or at least the Even coverage of the substrate with application medium is at risk. In extreme cases, the application medium can even "bounce off" Curtain coming from the underground. If the upper limit is exceeded of about 100 °, however, there is a risk that despite taking it with you of the application medium hitting the surface by the sub reason in the direction of the flow of the application medium comes against this direction. This is referred to as jargon called "backflow".

Wie vorstehend angedeutet wurde, kann die Mitnahme des Auftrags mediums bzw. des gesamten Auftragmedium-Vorhangs durch den laufenden Untergrund aufgrund der Viskosität des Auftragsmediums den "backflow" insbesondere bei Einsatz von Auftragsmedien höherer Viskosität zumindest teilweise dynamisch ausgleichen. Es kann dabei dann im Bereich des Auf treffens des Auftragmedium-Vorhangs auf den Untergrund zur Ausbildung eines vom Auftragsmedium-Vorhang zulaufseitig abstehenden Meniskus kommen, was aber insofern von Vorteil ist, als dieser Auftragsmedium- Meniskus als Barriere für die Luftgrenzschicht dienen und somit das Auftragsergebnis verbessern kann. As indicated above, taking the order can mediums or the entire order medium curtain by the current Due to the viscosity of the application medium, the "backflow" especially when using application media of higher viscosity at least partially compensate dynamically. It can then be in the area of the up hitting the application medium curtain on the surface for training a meniscus protruding from the application medium curtain on the inlet side come, which is an advantage in that this order medium- Meniscus serve as a barrier to the air boundary layer and thus that Order result can improve.

Zur Einstellung der gewünschten Relativanordnung von Auftragswerk und Untergrund kann es vorteilhaft sein, hierfür eine spezielle Stellvorrichtung für das Auftragswerk vorzusehen. Ist der Untergrund von einer Übertrags walze gebildet, oder ist die Materialbahn im Bereich des Vorhang-Auftrags werks um eine Gegenwalze herumgeführt, so kann die Winkeländerung durch eine einfache translatorische Verstellung des Auftragswerks mit einer horizontalen Bewegungskomponente erzielt werden. Darüber hinaus kann durch eine translatorische Verstellung des Auftragswerks mit einer vertikalen Bewegungskomponente die Fallhöhe des Auftragsmedium- Vorhangs eingestellt werden.To set the desired relative arrangement of the order work and It may be advantageous to use a special actuator for this purpose to be provided for the commissioned work. Is the underground from a carry over Roll formed, or is the material web in the area of the curtain order factory around a counter roll, the angle change through a simple translational adjustment of the application work with a horizontal motion component can be achieved. Furthermore, can through a translational adjustment of the commissioned work with a vertical motion component the drop height of the application medium Curtain can be set.

Ein sauberes, insbesondere spritzfreies Ablösen des Auftragsmedium- Vorhangs von der Abgabedüse kann beispielsweise dadurch erleichtert werden, dass sich eine der die Abgabedüse begrenzenden Düsenlippen weiter in Abgaberichtung des Auftragsmedium-Vorhangs erstreckt als die jeweils andere Düsenlippe. Dabei kann die Erstreckungsdifferenz zwischen etwa 0,5 mm und etwa 3 mm, vorzugsweise etwa 1 mm, betragen. Zusätz lich oder alternativ kann das Ablösen aber auch dadurch erleichtert werden, dass die sich weiter in Abgaberichtung des Auftragsmedium-Vorhangs erstreckende Düsenlippe, vorzugsweise beide Düsenlippen, eine scharf kantige, spitzwinklige Abrisskante aufweist. Ferner hat es sich in der Praxis als vorteilhaft erwiesen, wenn die sich weiter in Abgaberichtung des Auftragsmedium-Vorhangs erstreckende Düsenlippe die bezüglich der Bewegungsrichtung des Untergrundes zulaufseitige Düsenlippe ist.A clean, especially splash-free detachment of the application medium Curtain from the dispensing nozzle can be relieved, for example that one of the nozzle lips delimiting the dispensing nozzle extends further in the direction of delivery of the application medium curtain than that each other nozzle lip. The difference in extent between about 0.5 mm and about 3 mm, preferably about 1 mm. Additional Alternatively or alternatively, detachment can also be facilitated by that continues in the direction of delivery of the application medium curtain extending nozzle lip, preferably both nozzle lips, one sharp has angular, acute-angled tear-off edge. Furthermore, it has been in practice proven to be advantageous if the further in the delivery direction of Application medium curtain extending nozzle lip with respect to the Direction of movement of the substrate is the inlet lip on the inlet side.

Sollte es aufgrund von Adhäsionskräften zwischen dem Auftragsmedium und der längeren Düsenlippe zu einer als "Teekanneneffekt" bekannten Verformung des Auftragsmedium-Vorhangs kommen, so kann dieser Verfor mung beispielsweise durch Verkippen der Abgabedüse um eine im Wesentli chen horizontal verlaufende Achse entgegengewirkt werden, wobei der Verkippungssinn derart gewählt ist, dass der Winkel zwischen der Verti kalen, d. h. der Richtung des frei fallenden Auftragsmedium-Vorhangs, und der Außenfläche der längeren Düsenlippe vergrößert wird. Der Verkippungs winkel kann einen Wert von zwischen 0° und etwa 20°, vorzugsweise zwischen etwa 5° und etwa 10°, aufweisen.Should it be due to adhesive forces between the application medium and the longer nozzle lip into what is known as a "teapot effect" Deformation of the application medium curtain can come, this Verfor tion, for example, by tilting the dispensing nozzle essentially Chen horizontal axis are counteracted, the Tilt sense is chosen such that the angle between the verti kalen, d. H. the direction of the free-falling media curtain, and the outer surface of the longer nozzle lip is enlarged. The tilting angle can be a value of between 0 ° and about 20 °, preferably between about 5 ° and about 10 °.

Festzuhalten ist in diesem Zusammenhang, dass auch das Verkippen des Auftragswerks als Relativbewegung des Auftragswerks bezüglich des Unter grunds von der vorstehend angesprochenen Stellvorrichtung herbeigeführt werden kann. Schließlich sind auch Kombinationen von horizontalen oder/und vertikalen translatorischen sowie rotatorischen Bewegungen des Auftragswerks unter dem Einfluss der Stellvorrichtungen denkbar. Ferner ist es möglich, die Stellvorrichtung in einen Regelkreis zur Einstellung der Relativlage des Auftragswerks bezüglich des Untergrunds einzubinden.In this context it should be noted that the tilting of the Commissioned work as a relative movement of the commissioned work with respect to the sub basically brought about by the above-mentioned adjusting device can be. After all, there are also combinations of horizontal ones or / and vertical translatory and rotary movements of the Commissioned work conceivable under the influence of the adjusting devices. Further is it is possible to set the adjusting device in a control loop Include the relative position of the application work with respect to the subsurface.

Dem Teekanneneffekt kann ferner dadurch entgegengewirkt werden, dass der von den Eigenschaften des Auftragsmediums und der Oberfläche der Abgabedüse abhängige Benetzungswinkel einen Wert von mindestens 70° aufweist. Der Benetzungswinkel wird in der Fachliteratur teilweise auch "Randwinkel" bezeichnet, den die Oberfläche eines Tropfens auf einem planen Untergrund am Berührungsrand des Tropfens auf dem Untergrund mit dem Untergrund einschließt.The teapot effect can also be counteracted by the fact that that of the properties of the application medium and the surface of the Dispensing nozzle dependent wetting angle a value of at least 70 ° having. The wetting angle is partly also in the specialist literature "Contact angle" means the surface of a drop on a plan the surface at the contact edge of the drop on the surface with the underground.

Die Materialbahn kann im Bereich des Auftreffens des Auftragsmedium- Vorhangs auf dem Untergund von einem Gegenelement, beispielsweise einer Gegenwalze oder einem endlos umlaufenden Stützband, gestützt sein. Es ist jedoch ebenso möglich, dass das Auftragsmedium in einem freien Bahnzug auf die Materialbahn aufgebracht wird, d. h. in einem Abschnitt der Laufstrecke der Materialbahn, in welchem diese nicht durch ein derartiges Gegenelement gestützt ist.The material web can be in the area of impact of the application medium. Curtain on the background of a counter element, for example a counter roller or an endlessly rotating support belt. However, it is also possible that the application medium in a free Web tension is applied to the material web, d. H. in a section of the Running path of the material web, in which this is not due to such Counter element is supported.

Die letztgenannte Alternative hat den Vorteil, dass der Auftragsmedium- Vorhang ohne weiteres eine größere Breite aufweisen kann als die Mate rialbahn. Die Materialbahn wird in diesem Fall vollständig, d. h. über ihre gesamte Breite mit Auftragsmedium benetzt. Das die Materialbahn nicht benetzende Auftragsmedium wird vorteilhafterweise aufgefangen und gewünschtenfalls zum erneuten Auftrag zum einem Auftragsmedium-Vorrat zurückgeführt. Auf diese Weise können Probleme umgangen werden, die im Bereich der seitlichen Ränder des Auftragsmedium-Vorhangs aufgrund der Tatsache auftreten, dass die Oberflächenspannung des Auftragsmediums den Vorhang zusammenzuziehen versucht.The latter alternative has the advantage that the order medium Curtain can easily have a greater width than the mate rialbahn. In this case, the material web is complete, i. H. about their wetted entire width with application medium. Not the web of material wetting application medium is advantageously collected and if desired for a new order to an order medium stock returned. In this way, problems can be avoided that occur in the Area of the side edges of the application medium curtain due to the Fact occur that the surface tension of the application medium tries to draw the curtain.

Grundsätzlich ist es auch bei Stützung der Materialbahn durch ein Gegenelement denkbar, mit einem breiteren Auftragsmedium-Vorhang zu arbeiten. In diesem Fall muss allerdings das die Materialbahn nicht benetzende Auftragsmedium wieder von der Oberfläche des Gegenelements abgerakelt werden.Basically, it is also supported by a web Counter element conceivable with a wider application medium curtain too work. In this case, however, the material web does not have to wetting application medium again from the surface of the counter element be scraped off.

Weist der Auftragsmedium-Vorhang eine kleinere Breite auf als die Mate rialbahn, so verbleibt auf der Materialbahn ein strichfreier Rand. Der Auftragsmedium-Vorhang kann dabei beispielsweise vollständig auf die Materialbahn aufgetragen. Es ist aber auch möglich, die Randbereiche des Auftragsmedium-Vorhangs aufzufangen und abzuführen, bevor der restliche Vorhang auf der Materialbahn auftrifft.If the application medium curtain has a smaller width than the mate radial web, a line-free edge remains on the material web. The Order medium curtain can, for example, completely on the Material web applied. But it is also possible to the edge areas of the Catch and drain the application media curtain before the rest Curtain hits the material web.

Der Durchmesser der von der Materialbahn teilweise umschlungenen Gegen walze kann einen Wert von zwischen etwa 300 mm und etwa 2000 mm aufweisen. Ferner kann die Länge des Vorhangs einen Wert von zwischen etwa 5 mm und etwa 400 mm, vorzugsweise von zwischen etwa 40 mm und etwa 200 mm aufweisen.The diameter of the counter partially wrapped in the material web roller can have a value of between about 300 mm and about 2000 mm exhibit. Furthermore, the length of the curtain can have a value of between about 5 mm and about 400 mm, preferably between about 40 mm and have about 200 mm.

Schließlich wird das Auftragsmedium erfindungsgemäß fertigdosiert auf den Untergrund aufgebracht. D. h. es wird im Unterschied zu dem vom Konzern der Anmelderin unter der Bezeichnung "Jetflow F" vertriebenen Freistrahl- Düsenauftragswerk nicht mit mehrfachen Überschuss an Auftragsmedium gearbeitet. Das vom Vorhang-Auftragswerk auf den Untergrund aufgebrachte Auftragsmedium verbleibt dort vollständig. Beispielsweise von Leckagen oder Verschmutzungen von Walzen oder dergleichen herrührende Verluste an Auftragsmedium können selbstverständlich nicht vollständig ausgeschlossen werden, sind hier aber auch nicht vom Begriff des "mehrfachen Überschusses" umfasst und machen überdies üblicherweise nur einen Bruchteil der auf den Untergrund aufgebrachten Menge von Auftragsmedium aus. Dies gilt im Übrigen auch für an der Materialbahn vorbeifallende Teile des Auftragmedium-Vorhangs, wenn zur Vermeidung von Randeffekten mit einem Auftragsmedium-Vorhang gearbeitet wird, dessen Breite diejenige der Materialbahn übersteigt.Finally, according to the invention, the application medium is completely metered onto the Applied surface. That is, it becomes different from that of the group the free jet marketed by the applicant under the name "Jetflow F" Nozzle applicator with multiple excess application medium worked. The one applied to the substrate by the curtain application The order medium remains there completely. For example from Leakage or contamination from rollers or the like Loss of order medium can of course not be complete are excluded from the concept of "Multiple surplus" usually includes and makes only a fraction of the amount of Order medium. This also applies to the material web parts of the application medium curtain falling by, if to avoid edge effects are worked with an application medium curtain, the width of which exceeds that of the material web.

Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:The invention is explained below using an exemplary embodiment based on the enclosed drawing will be explained in more detail. It shows:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht zur Erläuterung des grund legenden Aufbaus und der Funktion der erfindungsgemäßen Vorhang-Auftragsvorrichtung; Fig. 1 is a schematic side view for explaining the basic structure and the function of the curtain application device according to the invention;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Düsenspitze einer Abgabe düse zur Erläuterung des "Teekanneneffekts"; Fig. 2 is an enlarged view of the nozzle tip of a dispensing nozzle to explain the "teapot effect".

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Abhilfe möglichkeit gegen den Teekanneneffekt; Fig. 3 is a schematic representation for explaining a possible remedy against the teapot effect;

Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung des Begriffs "Benetzungs winkel" bzw. "Randwinkel"; und Fig. 4 is an illustration for explaining the term "wetting angle" or "contact angle". and

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform bei welcher das Auftrags medium in einem freien Anzug auf die Materialbahn aufge bracht wird. Fig. 5 shows a modified embodiment in which the order medium is brought up in a free suit on the material web.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung allgemein mit 10 bezeich net. Sie umfasst ein Vorhang-Auftragswerk 12 mit einer Verteilkammer 14 und einer Abgabedüse 16, durch welche das Auftragsmedium 18 als Vor hang 20 an einen sich in Richtung des Pfeils L bewegenden Untergrund U abgibt. Dabei ist der Untergrund U im dargestellten Ausführungsbeispiel die Oberfläche 22a einer Materialbahn 22, die im Bereich der Auftreffposition P des Vorhangs 20 auf dem Untergrund U um eine Stützwalze 24 herumgeführt ist.In Fig. 1, an inventive device is generally designated 10 net. It comprises a curtain applicator 12 with a distribution chamber 14 and a dispensing nozzle 16 , through which the application medium 18 emits as a curtain 20 to a substrate U moving in the direction of the arrow L. In the exemplary embodiment shown, the substrate U is the surface 22 a of a material web 22 which is guided around a support roller 24 in the region of the impact position P of the curtain 20 on the substrate U.

Das Auftragswerk 12, genauer gesagt dessen Abgabedüse 16, weist von der Auftreffposition P auf dem Untergrund U einen Abstand H auf. Über diese Fallhöhe H fällt das aus der Abgabedüse 16 austretende Auftrags medium 18 im Wesentlichen schwerkraftbedingt zum Untergrund U hin. Da das Auftragsmedium 18 auf dieser Fallstrecke beschleunigt wird, verringert sich die Dicke des Vorhangs 20 von einem der Weite D der Abgabedüse 16 entsprechenden Wert auf einen Wert d unmittelbar vor dem Auftreffen auf dem Untergrund U (Vorstreckung). Aufgrund des Unterschieds zwischen der Geschwindigkeit des fallenden Vorhangs 20 unmittelbar vor dem Auftreffen auf dem Untergrund U und der Geschwindigkeit der Materialbahn 22 wird das Auftragsmedium 18 beim Kontakt mit dem Untergrund U nochmals gestreckt (Kontaktstreckung), so dass die Dicke der auf den Untergrund U aufgebrachten Schicht 26 lediglich noch den Wert s aufweist.The application unit 12 , more precisely its dispensing nozzle 16 , is at a distance H from the impact position P on the substrate U. Above this drop height H, the application medium 18 emerging from the discharge nozzle 16 essentially falls to the underground U due to gravity. Since the application medium 18 is accelerated on this falling path, the thickness of the curtain 20 decreases from a value corresponding to the width D of the dispensing nozzle 16 to a value d immediately before it hits the substrate U (pre-stretching). Due to the difference between the speed of the falling curtain 20 immediately before it hits the substrate U and the speed of the material web 22 , the application medium 18 is stretched again when it comes into contact with the substrate U (contact stretching), so that the thickness of the applied on the substrate U. Layer 26 only has the value s.

In Fig. 1 ist ferner mit V die Richtung bezeichnet, in der sich der Auftragsmedium-Vorhang 20 zum Untergrund U hin bewegt. Aufgrund der vorstehend bereits angesprochenen und durch die Viskosität des Auftrags mediums 18 ermöglichte Mitnahme des Vorhangs 20 durch den laufenden Untergrund U weicht die Richtung V etwas von der Vertikalen ab. Ferner ist mit TE eine Tangentialebene an die Oberfläche der Walze 24 in der Auf treffposition P bezeichnet. Von der durch die Auftreffposition P in Querrichtung Q verlaufenden Gerade wird dabei zulaufseitig die Halbebene zHE dieser Tangentialebene TE begrenzt. In Fig. 1, V also denotes the direction in which the application medium curtain 20 moves toward the underground U. Due to the already mentioned above and made possible by the viscosity of the application medium 18 entrainment of the curtain 20 through the running surface U, the direction V deviates somewhat from the vertical. Furthermore, TE is a tangential plane to the surface of the roller 24 in the on position P referred. The half plane zHE of this tangential plane TE is delimited from the straight line through the impingement position P in the transverse direction Q.

Das Vorhang-Auftragswerk 12 ist nun relativ zur Stützwalze 24 derart angeordnet, dass der Winkel α, den zulaufseitige Tangentialhalbebene zHE mit der Bewegungsrichtung V des Vorhangs 20 einschließt, einen Wert von zwischen etwa 35° und etwa 100°, vorzugsweise von zwischen etwa 45° und etwa 90° aufweist, um einerseits ein Weglaufen des Auftragsmediums 18 auf der Materialbahn 22 entgegen deren Laufrichtung L ("backflow") verhindern zu können, und um andererseits den Eintrag von Luft zwischen die Materialbahn 22 und die Auftragsschicht 26 verhindern zu können. Dabei liegt bei Winkelwerten von mehr als 90° der Auftreffpunkt P in Laufrichtung L vor dem Scheitelpunkt T, während er bei Winkelwerten von weniger als 90° in Laufrichtung L hinter dem Scheitelpunkt T liegt.The curtain applicator 12 is now arranged relative to the support roller 24 in such a way that the angle α, which includes the inflow-side tangential half-plane zHE with the direction of movement V of the curtain 20 , has a value of between approximately 35 ° and approximately 100 °, preferably between approximately 45 ° and has approximately 90 °, on the one hand to prevent the application medium 18 from running away on the material web 22 against its direction of travel L (“backflow”), and on the other hand to prevent the entry of air between the material web 22 and the application layer 26 . In the case of angular values of more than 90 °, the point of impact P lies in the running direction L before the apex T, while for angular values of less than 90 ° in the running direction L it lies behind the apex T.

Zur Einstellung der Relativanordnung von Auftragswerk 12 und Gegenwalze 24, d. h. zur Wahl des Winkels α, ist eine Stellvorrichtung 40 vorgesehen, welche das Auftragswerk 12 in der Darstellung gemäß Fig. 1 nach rechts und links verschieben kann.To adjust the relative arrangement of application unit 12 and counter-roller 24 , ie for the selection of the angle α, an adjusting device 40 is provided which can shift the application unit 12 to the right and left in the illustration according to FIG. 1.

Der genaue Verlauf V des Auftragsmedium-Vorhangs 20 von der Abgabe düse 16 zum Untergrund U weicht, wie vorstehend bereits erwähnt, auf grund verschiedener Effekte etwas von einem streng vertikalen Verlauf ab. Zum einen ist da der Mitnahmeeffekt durch den sich in Laufrichtung L bewegenden Untergrund U zu nennen, der aufgrund der Viskosität des Auftragsmediums 18 nicht nur in der Nähe des Auftreffpunkts P zu einer Krümmung des Vorhangs 20 führt, sondern sich bis in den Bereich unmittelbar nach der Abgabedüse 16 hinein auswirken kann. Dieser Effekt ist in Fig. 1 andeutungsweise dargestellt. Als weiterer Effekt ist der sog. "Teekanneneffekt" zu nennen, der mit Bezug auf Fig. 2 näher erläutert werden soll.The exact course V of the application medium curtain 20 from the dispensing nozzle 16 to the underground U differs, as already mentioned above, from a strictly vertical course due to various effects. On the one hand, there is the entrainment effect due to the substrate U moving in the direction of travel L, which due to the viscosity of the application medium 18 not only leads to a curvature of the curtain 20 in the vicinity of the point of impact P, but also extends into the area immediately after the Dispensing nozzle 16 can affect it. This effect is indicated in Fig. 1. Another effect is the so-called "teapot effect", which will be explained in more detail with reference to FIG. 2.

Der Teekanneneffekt beruht auf der Tatsache, dass die Düsenlippen 16a und 16b der Abgabedüse 16 sich üblicherweise unterschiedlich weit in Abgaberichtung des Vorhangs 20 erstrecken, und zwar um die Längendifferenz I (s. Fig. 3). Dies führt zu einer saubereren Ablösung des Auftrags mediums 18 von der Abgabedüse 16 und beugt somit der Entstehung von Auftragsmediumspritzern vor. Da in dem Längenabschnitt I nur noch die Adhäsion der Düsenlippe 16a auf das Auftragsmedium 18 einwirkt, hat dieses die Tendenz sich zu dieser Düsenlippe hin zu bewegen, was im Zusammenspiel mit der Oberflächenspannung der Düsenlippe 16a beim Ablösen des Vorhangs 20 von der Düsenlippe 16a zu einem gekrümmten Verlauf des Vorhangs 20 führt, wie er in Fig. 2 dargestellt ist.The teapot effect is based on the fact that the nozzle lips 16 a and 16 b of the dispensing nozzle 16 usually extend to different lengths in the dispensing direction of the curtain 20 , namely by the length difference I (see FIG. 3). This leads to a cleaner detachment of the application medium 18 from the dispensing nozzle 16 and thus prevents the formation of application medium splashes. Since in the length section I only the adhesion of the nozzle lip 16 a acts on the application medium 18 , this has the tendency to move towards this nozzle lip, which in conjunction with the surface tension of the nozzle lip 16 a when the curtain 20 is detached from the nozzle lip 16 a leads to a curved course of the curtain 20 , as shown in FIG. 2.

Diesem Teekanneneffekt kann man beispielsweise durch Verkippen des Vorhang-Auftragswerks 12 um einen Winkel β entgegenwirken, wobei der Verkippungssinn derart gewählt wird, dass man durch das Verkippen den Winkel γ, den die Vertikale mit der Außenfläche 16c der längeren Düsen lippe 16a einschließt, vergrößert wird. Falls die zulaufseitige Düsenlippe die längere Düsenlippe 16a ist, muss man das Auftragswerk 12 also derart verkippen, dass sein oberes Ende 12a relativ zur Abgabedüse 16 bezogen auf die Laufrichtung L des Untergrunds U zur Ablaufseite hin verkippt wird (s. Fig. 3). Der Wert des Winkels β beträgt vorzugsweise zwischen etwa 5° und etwa 20°.This teapot effect can be counteracted, for example, by tilting the curtain applicator 12 by an angle β, the tilt direction being selected such that by tilting the angle γ that the vertical with the outer surface 16 c of the longer nozzles lip 16 a includes, is enlarged. If the inlet-side nozzle lip is the longer nozzle lip 16 a, the applicator unit 12 must be tilted in such a way that its upper end 12 a is tilted relative to the discharge nozzle 16 in relation to the running direction L of the substrate U to the outlet side (see FIG. 3). . The value of the angle β is preferably between approximately 5 ° and approximately 20 °.

Um den Einfluss des "Teekanneneffekts" weiter schwächen zu können, sollte der Benetzungswinkel 6, den ein Tropfen von Auftragsmedium 18 gemäß Fig. 4 im Bereich seines Kontaktrands 18a mit der Oberfläche 16c der Düsenlippe 16a der Abgabedüse 16 einschließt, einen Wert von mindestens 70° aufweisen, d. h. es sollte für eine möglichst schlechte Benetzung Sorge getragen werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass man die Oberfläche der Abgabedüse 16, zumindest der längeren Düsenlippe 16a, mit Teflon beschichtet.In order to further weaken the influence of the "teapot effect", the wetting angle 6 , which a drop of application medium 18 according to FIG. 4 includes in the region of its contact edge 18 a with the surface 16 c of the nozzle lip 16 a of the dispensing nozzle 16 , should have a value of have at least 70 °, ie care should be taken to ensure poor wetting. This can be achieved, for example, by coating the surface of the dispensing nozzle 16 , at least the longer nozzle lip 16 a, with Teflon.

Anhand der Ausführungsform gemäß Fig. 5 soll erläutert werden, dass man das Vorhang-Auftragswerk 112 auch in einem freien Bahnzug der Material bahn 122 anordnen kann, d. h. in einem Abschnitt des Wegs der Materialbahn 122, in dem diese nicht von einem Gegenelement, vergleichbar der Stützwalze 24, gestützt ist. Die Anordnung in einem freien Bahnzug erlaubt es in einfacher Weise, die in Querrichtung Q gemessene Breite des Auf tragsmedium-Vorhangs 120 größer zu wählen als die entsprechende Breite der Materialbahn 122. In einem derartigen freien Bahnzug kann nämlich problemlos eine Auffangwanne 148 für die Materialbahn 122 nicht benet zendes Auftragsmedium 118 angeordnet werden. Durch diese Anordnung werden die vorstehend bereits angesprochenen Probleme im Bereich der seitlichen Ränder des Auftragmedium-Vorhangs 120 in einfacher Weise umgangen. Da in einem freien Bahnzug der Materialbahn 122 der Verlauf der Materialbahn 122 im Wesentlichen dem Verlauf der Tangentialebene TE an die Materialbahn 122 in der Auftreffposition P des Vorhangs 120 auf der Materialbahn 122 entspricht, und somit auch dem Verlauf der zulaufseitigen Halbebene zHE wird der Winkel α im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 von der Bewegungsrichtung des Vorhangs 120 und dem zulaufseitigen Ab schnitt der Materialbahn 122 eingeschlossen.5 is intended with reference to the embodiment of FIG. Explains that the curtain applicator 112 web in a free web draw the material may order 122, that is, in a portion of the path of the material web 122 in which these are not of a counter element, comparable to the Back-up roller 24 is supported. The arrangement in a free web tension allows in a simple manner to choose the width of the application medium curtain 120 measured in the transverse direction Q larger than the corresponding width of the material web 122 . In such a free web train, a catch pan 148 for the material web 122 can be arranged without wetting application medium 118 . With this arrangement, the problems already mentioned above in the area of the lateral edges of the application medium curtain 120 are avoided in a simple manner. Since the course of the material web 122 in a free web draw of the material web 122 essentially corresponds to the course of the tangential plane TE to the material web 122 in the impact position P of the curtain 120 on the material web 122 , and thus also the course of the inlet-side half-plane zHE, the angle α becomes in the exemplary embodiment of FIG. 5 the web of material 122 cut enclosed by the direction of movement of the curtain 120 and the inflow-side Ab.

Claims

1. Device ( 10 ) for one-sided or two-sided application of liquid or pasty application medium ( 18 ) to a running surface (U), comprising a curtain applicator ( 12 ), which the application medium as a gravity-moving curtain ( 20 ) or Releases veil to the underground (U),
wherein the substrate (U) with direct application is the surface ( 22 a) of a material web ( 22 ), in particular made of paper or cardboard, and with indirect application the surface of a transfer element, preferably a transfer roller, which then applies the application medium to the surface of the Material web transfers, and
wherein the inlet-side half-plane (zHE) of a tangential plane (TE) placed at the point of impact (P) of the application medium curtain ( 20 ) on the substrate (U) on the substrate (U) with the application medium curtain ( 20 ) forms an angle ( α) of between approximately 35 ° and approximately 100 °, preferably of between approximately 45 ° and approximately 90 °.

2. Application device according to claim 1, characterized in that an adjusting device ( 40 ) is provided for influencing the relative arrangement of application unit ( 12 ) and substrate (U).

3. Application device according to claim 1 or 2, characterized in that one ( 16 a) of the dispensing nozzle ( 16 ) delimiting nozzle lips ( 16 a, 16 b) extends further in the dispensing direction of the application medium curtain ( 20 ) than the respective other nozzle lip ( 16 b).

4. Application method according to claim 3, characterized in that the nozzle lip ( 16 a) extending further in the dispensing direction of the application medium curtain ( 20 ), preferably both nozzle lips ( 16 a, 16 b), has a sharp-edged, acute-angled tear-off edge ( 16 d) having.

5. Application device according to claim 3 or 4, characterized in that the nozzle lip ( 16 a) extending further in the discharge direction of the application medium curtain ( 20 ) is the inlet-side nozzle lip with respect to the direction of movement (L) of the substrate (U).

6. Application device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the exit direction of the application medium curtain ( 20 ) from the dispensing nozzle ( 16 ) of the application unit ( 12 ) with the vertical has an angle (β) of between 0 ° and approximately 20 °, preferably between approximately 5 ° and approximately 10 °, the swivel direction of the dispensing nozzle ( 16 ) being selected around an essentially horizontal axis such that the angle (γ) between the freely falling application medium curtain ( 20 ) and an outer surface ( 16 c) of the longer nozzle lip ( 16 a) enlarged.

7. Application device according to one of the preceding claims, characterized in that the wetting angle (δ) which is dependent on the properties of the application medium ( 18 ) and the surface ( 16 c) of the dispensing nozzle ( 16 ) has a value of at least 70 °.

8. Application device according to one of the preceding claims, characterized in that the application medium curtain ( 120 ) hits the material web ( 122 ) in a free web tension.

9. Application device according to one of the preceding claims, characterized in that in the case of direct application, the material web ( 20 ) in the region (P) of the impact of the application medium curtain ( 20 ) on the material web ( 22 ) is supported by a support element, preferably a support roller ( 24 ) wraps around at least part of their circumference.

10. Applicator according to claim 9, characterized in that the diameter of the roller ( 24 ) has a value of between approximately 300 mm and approximately 2000 mm.

11. Application device according to one of the preceding claims, characterized in that the application medium curtain ( 120 ) has a greater width than the material web ( 122 ).

12. Application method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the application medium curtain ( 20 ) has a smaller width than the material web ( 22 ).

13. Applicator according to one of the preceding claims, characterized in that the length (H) of the curtain ( 20 ) has a value of between approximately 5 mm and approximately 400 mm, preferably between approximately 40 mm and approximately 200 mm.

14. Application device according to one of the preceding claims, characterized in that the application medium ( 18 ) is applied in a metered manner to the substrate (U).