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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung einer laufenden
Papier-, Karton-, oder anderen Faserstoffbahn innerhalb einer Maschine
zur Herstellung der Faserstoffbahn, wobei ein solches Auftragswerk
verwendet wird, welches wenigstens eine von der zu beschichtenden
Oberfläche
der Faserstoffbahn beabstandete Abgabedüse aufweist und aus dieser
wenigstens einen Abgabedüse
wenigstens ein flüssiges
bis pastöses
Auftragsmedium, insbesondere wässrige
Pigmentsuspension, an die Faserstoffbahn abgegeben wird.
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Papier-,
Karton- oder andere Faserstoffbahnen werden heute aus Wirtschaftlichkeitsgründen oftmals
in großen
Breiten von bis zu 10 m und mehr sowie bei hohen Maschinengeschwindigkeiten
hergestellt und zum Zwecke der Erreichung von guten Bedruckungseigenschaften
noch veredelt. Dieses Verfahren soll durch wirtschaftliche online
betriebene Verfahren erfolgen. Dabei besteht immer häufiger die Forderung
nach einem modernen integrierten Beschichtungsverfahren.
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In
der DE-A1 102 28 134 wird eine entsprechende Maschine vorgeschlagen,
mit der das Beschichten auf kontaktlosem Wege in einem online-Prozess
durchgeführt
werden soll.
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Als
kontaktlos arbeitendes Auftragswerk ist dabei ein so genanntes Vorhang-Auftragswerk (Curtain
Coater) vorgesehen.
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Das
besagte Auftragswerk ist in gewissem Abstand von der zu beschichtenden
Faserstoffbahn angeordnet. Diesen Abstand hat der vom Auftragswerk
abgegebene Vorhang zu überwinden.
Unter „kontaktlos" soll verstanden
werden, dass kein Vorrichtungsteil des Auftragswerkes die Faserstoffbahn berührt. Dieses
Vorhang-Auftragsverfahren
(Curtain Coating) wird oft auch als 1:1-Verfahren bezeichnet, weil
nur soviel an Medium aufgebracht wird, wie im Endeffekt auf der
zu beschichtenden Faserstoffbahn verbleiben soll. Im Gegensatz dazu
ist das Überschuss-Auftragsverfahren
bekannt, bei dem ca. die 8 bis 10-fache Menge an Auftragsmedium
aufzubringen ist, das danach mit einem Rakelelement auf das gewünschte Strichgewicht
wieder abgerakelt werden muss. Daraus folgt, dass beim 1:1-Auftrag
die aufzubringende Menge sehr gering ist. Die dazu verwendete Auftrags-
d.h. Abgabedüse
muss deshalb eine äußerst geringe
Spaltweite über
die gesamte Arbeitsbreite der Beschichtung aufweisen. Außerdem soll trotz
dieser geringen Auftragsmenge über
diese gesamte Bahnbreite bzw. Arbeitsbreite eine gleichmäßige Auftragsschicht
erreicht werden.
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Diese
Forderung der Gleichmäßigkeit
ist aber bei online-Verfahren nur äußerst schwierig zu realisieren.
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Dasselbe
gilt auch für
Sprühauftragsverfahren.
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Aufgrund
der hohen Umgebungstemperaturen, die durch Trockner, wie Zylindertrockner,
Infrarot- und Lufttrockner hervorgerufen werden, erwärmt sich
die Faserstoffbahn sehr stark, oftmals auf über 100°C.
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Da
in der Regel das Auftragsmedium eine erheblich niedrigere Temperatur
aufweist, kommt es aufgrund der bestehenden Temperaturdifferenz
zwischen der heißen
Faserstoffbahn, der warmen Umgebungsluft und dem wesentlich kühleren Auftragsmedium
zu Kondensatbildungen an den das Auftragsmedium führenden
Bauteilen, wie die Abgabedüse
und Auffangrinnen und- Wannen. Diese können vor allem den vom Vorhang-Auftragswerk
abgegebenen Vorhang und das aufgebrachte Medium auf der Bahnoberfläche beeinflussen.
Außerdem
kann die Temperaturdifferenz auch die Maßhaltigkeit der maschinenbreiten
Abgabedüse,
insbesondere des nur ca. 0,2 bis 0,3 mm breiten Auftragsspaltes
(er verzieht sich über
seine Breite hinweg) in ungewollter Weise beeinflussen, was ebenfalls
zu Qualitätseinbußen des
Auftragsergebnisses führt.
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Ausgehend
davon ist es Aufgabe der Erfindung, ein geeignetes online-Verfahren
zu entwickeln, mit dem die Nachteile des Standes der Technik vermieden,
zumindest aber minimiert werden können.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Anspruches 1 gelöst.
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Demgemäß ist vorgesehen,
dass unmittelbar vor der Beschichtung bestehende Temperaturunterschiede
zwischen der Auftrags- bzw. Abgabedüse und zu beschichtender Faserstoffbahn
im Wesentlichen ausgeglichen werden. Durch diese Maßnahme erreicht
man im Endeffekt eine höhere
Qualität
der gestrichenen Faserstoffbahn. Kondensatbildungen an den Medium-führenden
Bauteilen werden dadurch ebenfalls vermieden.
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Erfindungsgemäß ist kann
dazu vorgesehen sein, dass die Faserstoffbahn unmittelbar vor der
Beschichtung gekühlt
wird. Das Kühlen
wird solange bzw. so intensiv durchgeführt, bis in etwa die aktuelle Temperatur
des Auftragsmediums erreicht ist. Damit wird die Umgebungstemperatur
wieder gesenkt und die mit dem Auftragsmedium beaufschlagte Abgabedüse (Mehrzahl
an Abgabedüsen
bei ebenso möglichem
Sprühauftrag)
kann sich nicht in ungewolltem Maße verziehen, so dass der sehr
schmale Austragsspalt bzw. die minimale Größen von einzelnen Abgabedüsen maßhaltig
bleibt/bleiben.
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Zur
Kühlung
der Faserstoffbahn können
mit Kühlmittel
beaufschlagte Walzen oder Zylinder verwendet werden und/oder Kühlluft,
die beispielsweise aus dem aus dem Keller der Herstellungsmaschine abgezogen
wird, kann zur Faserstoffbahn hin gelenkt werden.
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Als
Alternative dazu oder als zusätzliche Möglichkeit
kann eine Erwärmung
bzw. Aufheizung des Auftragsmediums unmittelbar vor der Beaufschlagung
der Auftragsdüse
erfolgen. Auch damit wird ein Ausgleich der bestehenden, unerwünschten Temperaturdifferenz
und das Beibehalten der Maßhaltigkeit
der Auftragsdüse
erreicht. Allerdings wird diese Maßnahme weniger als die vorherige
bevorzugt, weil sich durch die Erwärmung des Auftragsmediums im
selbigen Blasen bilden können,
die mit auf die Faserstoffbahn aufgebracht, zu unbedeckten Stellen
führen
und somit das Auftragsergebnis negativ beeinträchtigen können.
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Sehr
zweckmäßig ist
es auch, wenn die das Auftragsmedium führenden Bauteile als wärmeisolierte
oder doppelwandig ausgeführte
Bauteile ausgeführt
und für
das Verfahren eingesetzt werden. Diese Bauteile, wie die besagten
Auftragsdüsen und/oder
Auffangwannen oder -Rinnen lassen sich bei doppelwandiger Ausführung (auch
die Einarbeitung von speziellen Heizkanälen ist denkbar) dann mit einem
Heizmedium befüllen
und an die Temperatur der wärmeren
Faserstoffbahn angleichen. Diese Angleichung erfolgt innerhalb der
Auftragsdüse
unmittelbar vor und während
der Beschichtung mit dem Auftragsmedium, wodurch ebenfalls die Beibehaltung
der Maßhaltigkeit
des Auftragsspaltes garantiert wird.
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Bei
den Auffangelementen, wie Rinnen und Wannen erfolgt diese Angleichung
bevorzugt während
einer Bereitschaftsposition, d.h. beim Start und beim Stopp des
Auftragswerkes (d.h. Beginn und Beendigung der Beschichtung), wo
schon oder noch Auftragsmediumsteile aufgefangen werden müssen. Die
aufgefangenen Mediumsteile können
bei besagter angeglichener Temperatur nicht mehr an den Wandungen
der Auffangelemente festbacken.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
lässt sich bevorzugt
anwenden bei einem einschichtig oder mehrschichtig auftragenden
Vorhang-Auftragswerk mit entsprechender maschinenbreiter Auftragsdüse bzw.
paralleler Düsen,
welche das Auftragsmedium in Form eines oder mehrerer im Wesentlichen
der Schwerkraft folgenden und/oder unter Einfluss von elektrostatischen
Kräften
gelenkten und geschlossenen Vorhanges bzw. Vorhänge an die Faserstoffbahn abgibt
bzw. abgeben, weil hierbei notwendige maschinenbreite Auftragsdüse bzw.
Düsen besonders empfindlich
gegenüber
Temperaturschwankungen ist bzw. sind.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
lässt sich aber
auch anwenden bei so genannten Freistrahlauftragsdüsen mit
ebenso maschinenbreitem Auftragsspalt und Abgabe des Auftragsmediums
unter Druck oder auch solchen Auftragswerken mit einer Vielzahl an über die
Auftragsbreite verteilt angeordneten Auftragsdüsen zum Zwecke des Aufsprühens des
Auftragsmediums in Form von einzelnen Sprühstrahlen oder Tröpfchen.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten des Verfahrens ergeben sich
aus weiteren Unteransprüchen.
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Nachfolgend
soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
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Es
zeigen:
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1:
in schematischer Darstellung einen Abschnitt aus einer Maschine
zur Herstellung einer Faserstoffbahn mit online durchgeführter Beschichtung
mittels einem Vorhang-Auftragswerk
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Die 1 zeigt
eine Maschine 1 zur Herstellung und Veredelung einer Faserstoffbahn 2.
Zu erkennen ist eine aus beheizten Trockenzylindern 3 bestehende
Vortrockenpartie 3.1 und eine Nachtrockenpartie 3.2 zur
thermischen Trocknung der Faserstoffbahn. Durch die Trockenzylinder 3 wird
die Faserstoffbahn 2 aufgeheizt. Eine Aufheizung der Umgebungsluft
und der Bahn 2 erfolgt vor allem aber durch die Anordnung
von kontaktlos wirkenden Luft- oder Infrarottrocknern 4. Über Führungsrollen 5 wird die
in Laufrichtung L durch die Herstellungsmaschine 1 laufende
Faserstoffbahn 2 einem kontaktlos arbeitenden Auftragswerk
zugeführt.
Bei diesem Auftragswerk handelt es sich um ein Vorhang-Auftragswerk 6 zum
Auftragen von pigmenthaltiger Streichfarbe als Auftragsmedium 7.
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Hierbei
sind also keine die Faserstoffbahn 2 berührenden
Auftragswerksteile vorhanden. Dies bedeutet, dass das verwendete
Auftragsmedium 7, insbesondere wässrige Pigmentsuspension, ohne
Anwendung von die Faserstoffbahn kontaktierenden Auftrags- und Egalisierelementen
(Rakelelementen) auf die Faserstoffbahn aufgebracht wird. Das verwendete
Auftragswerk 6 ist dabei in einem gewissen Abstand zur
Oberfläche
der zu beschichtenden Faserstoffbahn angeordnet, wodurch der Auftrag
bzw. die Beschichtung dadurch weitaus schonender als bisher erfolgt.
Außerdem
werden erhebliche Mengen an Auftragsmedium eingespart, weil kein Überschuss mehr
aufgetragen wird.
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Im
Beispiel soll die laufende Faserstoffbahn 2 eine bis zu
10 m breite Papier- oder Kartonbahn sein, welche bei sehr hoher
Produktionsgeschwindigkeit von ca. 2000 m/min, direkt beschichtet
wird. Das Auftragswerk 6, das hier also ein Vorhang-Auftragswerk ist
(auch als Curtain Coater bezeichnet), weist dafür einen Auftragskopf 6.1 mit
einer Abgabedüse 6.2 auf,
die sich oberhalb der laufenden Bahn 2 quer über die
Arbeitsbreite (ggf. auch Bahnbreite) erstreckt. Aus dieser Abgabedüse 6.2 tritt
das Auftragsmedium 7 als frei fallender Vorhang 8 aus,
der in der Betriebsposition des Auftragswerkes 6 in einem
Auftreffpunkt 9 auf der Faserstoffbahn 2 oder
in einer Bereitschaftsposition beim Starten und Stoppen des Auftragswerkes 6 bzw.
der Beschichtung in Auffangrinnen- bzw. Wannen 10 auftrifft.
Diese Rinnen bzw. Wannen 10 sind im Beispiel doppelwandig
ausgeführt
und lassen sich zudem beheizen bzw. mit einem Heiz- oder Kühlmedium,
wie Wasser befüllen.
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Die
Abgabedüse 6.2 gibt
in dosierter Menge (d.h. in entsprechend auf der Bahnoberfläche verbleibenden
Menge) das Auftragsmedium 7 ab und gelangt auf Grundlage
der Schwerkraft auf die Bahnoberfläche 2.1. Da der Auftrag,
wie gesagt, ohne weitere Dosierung oder Egalisierung (also ohne Überschussmenge
aufzubringen) erfolgt, ist auch der abgegebene Vorhang 8 sehr
dünn. Die
Abgabe- bzw. Auftragsdüse 6.2 weist
deshalb einen sehr schmalen Auftragsspalt auf, weshalb die Düse 6.2 sehr
empfindlich gegenüber
Temperaturschwankungen ist.
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Temperaturdifferenzen
zwischen der Abgabedüse
und der bedeutend wärmeren
Faserstoffbahn 2 sollen daher vermieden werden.
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Deshalb
ist eine Kühlung
der aufgeheizten Faserstoffbahn 2 vorgesehen. Diese Kühlung erfolgt vorzugsweise
mit einer Kühleinrichtung 11.
Im Beispiel sind dafür
beidseitig der Bahn 2 angeordnete Kühlwalzen 11.1 und 11.2 vorhanden.
Alternativ dazu wäre
auch die Kühlung
mit kühlerer
Umgebungsluft möglich.
Diese Luft könnte
beispielsweise vom Keller der Herstellungsmaschine oder von außerhalb
der Maschinenhalle her befördert
und in Richtung auf die Faserstoffbahn 2 gelenkt werden.
Diese Möglichkeit ist
mit gestrichelter Linie in die 1 eingezeichnet.
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Eine
weitere Möglichkeit
der Verringerung der Temperaturdifferenz ist das Aufheizen des dem Auftragswerk 6 bzw.
der Abgabedüse 6.2 zugeführten Auftragsmediums 7,
mit einer Erwärmungseinrichtung 12,
wie in der 1 mit strichpunktierter Linie
angedeutet ist.
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Im
Beispiel ist die Beschichtung von nur einer Bahnseite 2.1 dargestellt.
Analog kann auch die andere Bahnseite 2.2 beschichtet werden.
Außerdem
ist ein mehrfaches Beschichten nacheinander möglich (aber ebenfalls aus Übersichtlichkeitsgründen nicht
dargestellt), was bedeutet, dass dabei eine vermehrte Anzahl an
stark Wärme
abgebenden Trocknern 4 vorhanden sein würde, die jeweils die beschriebenen
Temperaturunterschiede hervorrufen. Die vorgesehenen Maßnahmen
zur Kühlung
der Faserstoffbahn 2 und/oder der Aufheizung des Auftragsmediums 7 und/oder
der Verwendung von isolierten oder doppelwandigen Medium-führendem Bauteilen
ist bei diesen letztgenannten Konstellationen ebenfalls sinnvoll.
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- 1
- Maschine
zur Herstellung
- 2
- Faserstoffbahn
- 3
- Trockenzylinder
- 3.1
- Vortrockenpartie
- 3.2
- Nachtrockenpartie
- 4
- kontaktlos
wirkende Trockner
- 5
- Führungsrolle
- 6
- Auftragswerk
- 6.1
- Auftragskopf
- 6.2
- Abgabedüse
- 7
- Auftragsmedium
- 8
- Vorhang
- 9
- Auftreffpunkt
- 10
- Auffangrinne
bzw. -wanne
- 11
- Kühleinrichtung
- 11.1
- Kühlwalzen
- 11.2
- Kühlwalzen
- 12
- Erwärmungseinrichtung
- L
- Laufrichtung