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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen bis
pastösen
Auftragsmediums auf eine laufende Papier-, Karton- oder andere Faserstoffbahn,
aufweisend ein Auftragswerk mit mindestens einer Abgabedüse für das Abgeben
des Mediums an eine zu beschichtende Bahnseite der Faserstoffbahn,
wobei die mindestens eine Abgabedüse beabstandet und oberhalb
der zu beschichtenden Bahnseite angeordnet ist und wenigstens eine erste
Walze, die die Faserstoffbahn der Abgabedüse zuführt und wenigstens eine zweite
Walze, die die Faserstoffbahn von der Abgabedüse in Laufrichtung wegführt, vorgesehen
ist.
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Eine
gattungsgemäße Vorrichtung
wurde in der
DE-A1
10358508 beschrieben.
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Die
erste Walze, welche die Faserstoffbahn der Abgabedüse zuführt, soll
zugleich gegen die mitströmenden
Luftgrenzschichten abdichtend wirken. Aus der besagten Druckschrift
geht hervor, dass diese erste Walze eine normale glatte Leitwalze
sein kann oder als Saugwalze bzw. mit einer Saugzone versehen, ausgebildet
sein kann. In der 11 der besagten
Druckschrift ist eine zweite Leitwalze beschrieben und dargestellt,
die die Faserstoffbahn auf der Gegenseite stützt, von der Abgabedüse bzw.
deren Bereich wegführt
und nach unten umlenkt. Auch diese Walze ist eine normale Gleitwalze
mit glatt ausgebildeter Oberfläche.
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Bei
einer derartig ausgebildeten Vorrichtung besteht aber verstärkt die
Gefahr der Bildung von Wellen- und Falten in der Faserstoffbahn
und außerdem
das Entstehen von unstabilen Zuständen der Faserstoffbahn.
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Dieser
negative Effekt verstärkt
sich bei hohen Bahngeschwindigkeiten umso mehr. Dabei kann sich
der Kontakt zwischen Bahn und Leitwalze so verschlechtern, dass
aufgrund der mitgeführten
Luftgrenzschicht die Bahn auf der bzw. den Leitwalzen aufschwimmt,
quasi tanzt.
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Dies
ist bei solchen Auftragsarten, bei denen das Auftragsmedium vorzugsweise
ohne Überschuss
und demzufolge ohne nachfolgendes Abrakeln auf eine der Bahnseiten
aufzubringen ist, äußerst ungünstig. Hierbei
wird das flüssige
bis pastöse Streichmedium,
insbesondere pigmenthaltige Suspension, in Form von Sprühstrahlen
oder eines sich im wesentlichen schwerkraftbedingt von oben her
auf die zu beschichtende Bahnseite bewegenden Vorhanges (Curtain)
aufgebracht. Da die aufzubringende Mediumsmenge hierbei sehr gering
ist, aber dennoch sehr gleichmäßig auf
der gesamten Bahnfläche aufzubringen
ist, muss ein solches Aufschwimmen der Bahn verhindert werden.
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Abhilfe
könnte
in der Vorsehung von Saugwalzen zur Führung und Stützung der
Faserstoffbahn vor und/oder nach dem Auftragsaggregat bestehen. Saugwalzen
bzw. Leitwalzen mit integrierten Saugzonen sind allerdings im Vergleich
zu konventionellen Leitwalzen teuer.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine kostengünstige Vorrichtung
zu schaffen, mit der Wellen- und Faltenbildungen sowie unstabile
Zustände
der Bahnführung
einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn bei deren Beschichtung
vermeidbar sind.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass wenigstens eine der Leitwalzen als an sich bekannte Breitstreckwalze
ausgebildet ist.
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Dabei
können
verschieden Alternativen gewählt
werden, die abhängig
von der Bahngeschwindigkeit der zu beschichtenden Faserstoffbahn
und auch von der jeweiligen Auftragsart (Vorhang- oder Sprühauftrag)
ist.
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Eine
Alternative kann darin bestehen, dass nur die erste Walze, die die
Faserstoffbahn der wenigstens einen Abgabedüse bzw. dem Auftragsort zuführt als
Breitstreckwalze ausgebildet ist.
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In
bestimmten Fällen
kann es zweckmäßig sein,
wenn nur die zweite Walze, also jene Walze, die die Faserstoffbahn
vom Auftragsort bzw. der Abgabedüse
wegbefördert
und auf der Gegenseite stützt
und ggf. umlenkt, als Breitstreckwalze ausgebildet ist.
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Es
kann aber auch bei besonders hohen Bahngeschwindigkeiten sinnvoll
sein, wenn sowohl die erste, als auch die zweite Walze als Breitstreckwalze
ausgebildet sind.
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Der
Erfinder hat in zahlreichen Versuchen herausgefunden, dass als Breitstreckwalze
sich besonders eine "Lüraflex (R) – Walze" eignet, weil diese eine
weiche Oberfläche
mit einer speziell gerillten Oberfläche aufweist, preisgünstig und
außerdem wartungsfrei
ist. Diese Breitstreckwalze umschlingt die Faserstoffbahn mit einem
Umschlingungswinkel zwischen 10 und 180° als Wirkfläche für die Führung und Stützung der
Bahn.
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Die
Oberfläche
der Bahnstreckwalze ist erfindungsgemäß mit einem Profil bzw. einer
Struktur, bestehend aus Vertiefungen und Erhöhungen bzw. Lamellen versehen,
die ein Luftausweichvolumen zur Verfügung stellen. Die mit der insbesondere
schnell laufenden Faserstoffbahn (ca. 2000m/min) mitgeführten Luftgrenzschichten
können
dadurch seitlich nach außen
abdriften, wo sie den Bahnlauf nicht mehr stören.
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Die
Wirkfläche
der Breitstreckwalze in Verbund mit der Bahnspannung erzeugt durch
Auslenkung der besagten Lamellen, die zwischen den Vertiefungen,
Nuten oder Näpfchen
bestehen, den gewünschten
Effekt. Dieser Effekt besteht darin, dass die Bildung von Wellen-
und Falten bekämpft
wird und gleichzeitig auch die Bahnstabilität verbessert wird. Die negativen
Wirkungen, z.B. ein Aufschwimmen der Bahn, hervorgerufen durch mitgeschleppte Luftgrenzschichten,
können
daher zuverlässig
vermieden werden.
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Diese
positiven Effekte können
erreicht werden, wenn die Breitstreckwalze eine strukturierte Kunststoffoberfläche besitzt,
die eine Härte
zwischen 20 und 90 P & J
aufweist. In diesem Bereich lassen sich die Lamellen besonders gut
auslenken.
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Hinsichtlich
des Abdriftens der Luftgrenzschicht durch die Vertiefungen ist es
vorteilhaft, wenn die Vertiefungen und Lamellen in beiden axialen
Hälften
der Breitstreckwalze vorhanden sind und dabei gegenläufig zueinander,
schraubenlinienförmig
verlaufen.
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Eine
weitere Möglichkeit
kann darin bestehen, dass die Vertiefungen und Lamellen wellenförmig ausgebildet
sind und sich geradlinig, axial über die
gesamte Länge
oder sich in Querrichtung (radial) über die gesamte Breitstreckwalze
erstrecken.
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Eine
weitere zweckmäßige Ausbildung
der Oberfläche
der Breitstreckwalze kann auch darin bestehen, dass anstelle von
Nuten als Vertiefungen, eine Vielzahl an Näpfchen vorgesehen sind und
die Lamellen eine Vielzahl an Noppen bilden, die jeweils gleichmäßig über den
gesamten Umfang der Breitstreckwalze verteilt sind.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist besonders geeignet, um in solchen Streich- bzw. Beschichtungsanlagen eingesetzt
zu werden, wo die Faserstoffbahn mittels Sprühstrahlen oder mittels eines
an die Breite der Faserstoffbahn angepassten Vorhanges eines Vorhang-Auftragswerkes
(Curtain Coater) beschichtet werden soll. In beiden Fällen erfolgt
der Auftrag aus einer Abgabedüse
(beim Sprühverfahren
sind in der Regel eine Vielzahl Abgabedüsen vorhanden, beim Vorhang-
Auftragswerk ist eine einzige durchgehende Düse pro Auftragsschicht vorhanden),
die in einem Abstand zur Faserstoffbahn angeordnet ist. Das Auftragsmedium
wird dabei ohne Überschuss
aufgebracht. Insbesondere beim Vorhangstreichen sind Unstabilitäten der
Faserstoffbahn hinsichtlich der Auftragsqualität sehr nachteilig. Hier kann
die erfindungsgemäße Vorrichtung
Abhilfe schaffen und das bei erheblich niedrigeren Kosten als bisher.
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
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Es
zeigen:
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1:
in der Seitenansicht eine grobschematisch dargestellte Auftragsvorrichtung
gemäß dem Stand
der Technik
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2 bis 6:
in der Seitenansicht grobschematisch dargestellte Varianten der
erfindungsgemäßen Anordnung
wenigstens einer Breitstreckwalze innerhalb einer Auftragsvorrichtung
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7 bis 10:
verschiedene Varianten der Ausbildung der Oberfläche einer erfindungsgemäßen Breitstreckwalze
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In
den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Diese sollen in den einzelnen Figuren nur insoweit beschrieben werden, wie
Unterschiede zur vorherigen Figur bestehen.
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Die 1 soll
eine Auftragsvorrichtung gemäß dem Stand
der Technik zeigen. Mit dieser Auftragsvorrichtung 1 wird
eine Faserstoffbahn 2 bzw. die Bahnseite 2a auf
direktem Wege beschichtet. Als Auftragswerk 3 ist im Beispiel
ein Vorhang-Auftragswerk
vorgesehen, dessen Abgabedüse 3a oberhalb der
Bahnseite 2a angeordnet ist. Von der Abgabedüse 3a wird
Auftragsmedium, z.B. pigmenthaltige Streichfarbe in Form eines im
Wesentlichen der Schwerkraft unterliegenden Mediumsvorhanges 4 an die
Bahnseite 2a abgegeben.
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Die
Faserstoffbahn läuft
in Laufrichtung L, wobei sie zunächst
von oben her kommend mit der anderen Bahnseite 2b über eine
erste nicht näher
bezeichnete Leitwalze mit geringem Durchmesser geführt wird.
Danach wird die Faserstoffbahn 2 an ihrer zu beschichtenden
Bahnseite 2a einer Walze 5 mit erheblich größerem Durchmesser,
die als Saugwalze ausgebildet ist, zugeführt und dabei so umgelenkt wird,
dass sie weiter in horizontaler bis leicht ansteigender Weise zum
Auftragswerk 3 bzw. zur Abgabedüse 3a gelangt. Danach
läuft die
Faserstoffbahn 2 über
eine zweite, wieder der anderen Bahnseite 2b zugeordneten
Walze 6. Hier wird die Bahn nach unten gelenkt und zu nachfolgenden
möglichen
Behandlungsschritten 7 weitergeführt Die zweite Walze soll hier
eine glatte Leitwalze darstellen.
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In 2 ist
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
dargestellt, die im Prinzip dieselben Bauteile und auch dieselbe
Bahnführung
aufweist. Zur besseren Unterscheidung sind hier die Bauteile die
gegenüber
der 1 verändert
sind mit um 10-fach vermehrten Bezugszeichen versehen. Das betrifft
hier die erste Walze 5. Man erkennt, dass als erste Walze 5 bei
dieser Variante erfindungsgemäß eine Breitstreckwalze 50 eingebaut
ist.
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3 zeigt
eine weitere Variante. Hier ist die Anordnung so getroffen, dass
die zweite Walze 6 eine Breitstreckwalze ist, die mit 60 bezeichnet
ist.
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4 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Variante,
bei der sowohl die erste Walze 5, als auch die zweite Walze 6 Breitstreckwalzen 50 bzw. 60 sind.
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5 zeigt
eine gegenüber
den vorherigen Figuren veränderte,
aber ebenso mögliche
Bahnführung.
Hier wird die zu beschichtende Bahn 2 der ersten Stütz- und
Umlenkwalze 5 bzw. der ersten Breitstreckwalze 50 von
unten her zugeführt.
Rein beispielhaft sind beide, der Bahnseite 2b zugeordneten Walzen 6 und 6 hier
als Breitstreckwalzen dargestellt, könnten aber auch in den Varianten,
wie in den 2 bis 4 gezeigt,
ausgewählt
sein.
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In 6 ist
eine weitere mögliche
Variante der Anordnung von wenigstens einer Breitstreckwalze in
unmittelbarer Nähe
zum Auftragswerk 3 gezeigt. Die Breitstreckwalze 50 ist
hier noch vor der ersten Walze 5, die die Bahn dem Auftragswerk
zuführt,
angeordnet. Mit dieser Anordnung sind schädliche Hin- und Herbewegungen
der Bahn im Bereich des Auftragswerkes vermeidbar.
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In
den 2 bis 6 entsprechen die übrigen bezeichneten
Bezugszeichen jenen Bauteilen, die auch in der 1 vorhanden,
eingezeichnet und dort beschrieben sind. Deshalb wird auf eine wiederholende
Beschreibung dieser Positionen in den 2 bis 6 verzichtet.
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Nachzutragen
ist, dass in den 1 bis 6 Abschirmelemente 8 (beim
Stand der Technik) bzw. 80 (bei den erfindungsgemäßen Varianten
gem. 2 bis 4) eingezeichnet sind. Diese
Abschirmelemente, die sowohl horizontal als auch vertikal ausgerichtet
sein können
oder auch in Form von Kombinationen, wie in 2 bis 4 gezeigt,
bestehen können,
erstrecken sich über
die Breite der Faserstoffbahn 2. Sie sollen den Vorhang 4 bzw. 40 zusätzlich vor
mit der schnell laufenden Faserstoffbahn mitströmenden, schädlichen Luftgrenzschichten
LG schützen.
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Die 7 bis 10 zeigen
erfindungsgemäß verwendbare
Breitstreckwalzen 50 bzw. 60.
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Als
Breitstreckwalzen 50, 60 lassen sich sehr vorteilhaft
solche der deutschen Firma Lückenotto, die
unter der Bezeichnung "Lüraflex" geschützt und vertrieben
werden, einsetzen. Sie weisen eine strukturierte Gummi- oder Kunststoffoberfläche auf.
Deren Härte
beträgt
zwischen 20 und 90 P & J
(Pussey & Jones)
und ist demzufolge relativ weich.
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Die
Oberfläche
der Breitstreckwalze 50 bzw. 60 ist mit einem
Profil bzw. einer Struktur, bestehend aus Vertiefungen 90 und
dazwischen verbleibenden Lamellen 100, versehen. Die gewünschte Breitstreckwirkung
wird durch das Verbiegen der Lamellen 100 in Verbindung
mit dem Bahnzug erzielt. Dies ist in der 7a, der
einen Ausschnitt aus dem Walzenbelag bzw. der Oberfläche O der
Walzen 50 bzw. 60 zeigt und der die Vertiefungen 90 und
die Lamellen 100 enthält,
verdeutlicht. Der angegebene senkrechte dicke Pfeil zeigt den Bahnzug
bzw. den Druck der auf die Oberfläche O wirkt und die Breitstreckwirkung
auf die darüber
laufende Faserstoffbahn 2 erzeugt. Die Breitstreckwirkung
ist mit kleinen horizontalen, in die linke und in die rechte Richtung
weisenden Pfeilen angedeutet.
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Dadurch
können
die Vertiefungen 90 ein Luftausweichvolumen zur Verfügung stellen,
wodurch die unerwünschten
Luftgrenzschichten in seitliche Richtung (was den links- und rechtsgerichteten Pfeilen
entspricht) nach außen
hin austreten können. Man
erreicht dadurch, dass ein Aufschwimmen der Bahn 2 verhindert
wird und sich weder Wellen noch Falten in der Faserstoffbahn bilden
können.
Sollten doch Wellen und Falten bereits vorhanden sein, werden diese
sozusagen „ausgebügelt". Zugleich wird der
gegenüber
Lufteinflüssen
sehr empfindliche Auftragsort im Bereich des vom Auftragswerk 3 abgegeben
Mediums vor den vorstehend schon beschriebenen Luftgrenzschichten
LG geschützt.
Das bedeutet, dass die Walzen 50 und 60 dem Bahnzug
und der Betriebsgeschwindigkeit entsprechend ausgelegt sind.
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7 zeigt,
dass bei der hier gezeigten Variante Vertiefungen 90 bzw.
Lamellen 100 in beiden axialen Hälften I; II der Breitstreckwalze 50 bzw. 60 vorhanden
sind, wobei sie gegenläufig
zueinander, schraubenlinienförmig
verlaufen.
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8 zeigt
in einer weiteren Variante, dass die Vertiefungen 90 bzw.
Lamellen 100 wellenförmig ausgebildet
sind und sich in axialer Richtung R über die gesamte Länge der
Breitstreckwalze 50, 60 erstrecken. Eine weitere
nicht dargestellte Variante kann darin bestehen, dass sich die Vertiefungen
und Lamellen in radialer bzw. in Querrichtung der Breitstreckwalze 50 bzw. 60 erstrecken.
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In 9 ist
dargestellt, dass die Oberfläche O
der Breitstreckwalze 50 bzw. 60 mit Rastern 110 versehen
sein kann, die positive (lamellenartige) und negative (wie eine
Vertiefung) Elemente aufweisen können.
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Schließlich soll 10 andeuten,
dass die Lamellen 100 eine Vielzahl an Noppen 101 bzw.
die Vertiefungen 90 eine Vielzahl an Näpfchen 91 bilden, die
jeweils gleichmäßig über den
gesamten Umfang der Breitstreckwalze 50 bzw. 60 verteilt
sind.
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Die
Vertiefungen 90 bzw. Näpfchen 91 sind ca.
1 bis 5 mm tief. Die Höhe
der Lamellen 100 beträgt
zwischen 5 und 20 mm.
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Der
Anteil der Vertiefungen bzw. Näpfchen an
der gesamten Oberfläche
der Breitstreckwalze 50, 60 beträgt ca. 20
bis 50%.
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- 1
- Auftragsvorrichtung
gemäß dem Stand
der Technik
- 2
- Faserstoffbahn
- 2a
- Bahnseite
- 2b
- andere
Bahnseite
- 3
- Auftragswerk
- 3a
- Abgabedüse
- 4
- Mediumsvorhang
- 5,
50
- erste
Walze
- 6,
60
- zweite
Walze
- 7
- weitere
Behandlungsschritte
- 8
- Abschirmelement
- 90
- Vertiefungen
- 91
- Näpfchen
- 100
- Lamellen
- 101
- Noppen
- 110
- Raster
- I,
II
- axiale
Hälfte
- L
- Laufrichtung
- IG
- Luftgrenzschicht
- R
- axiale
Richtung
- O
- Oberfläche