-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum mehrschichtigen Auftragen von
mindestens einem flüssigen
bis pastösen
Auftragsmedium auf eine laufende Papier-, Karton- oder andere Faserstoffbahn mit
oberhalb von der Faserstoffbahn und von ihr beabstandet angeordneten
mehreren Auftragswerken für
die Abgabe von mehreren Lagen an Auftragsmedium bzw. für das Aufbringen
von mehreren Schichten des Auftragsmediums auf die Faserstoffbahn.
-
Als
Auftragswerke sind aus der Praxis und dem Patentschriftenfonds verschiedene
Streichwerke bekannt, die oberhalb des zu beschichtenden Substrates
und von diesem beabstandet angeordnet sind, so dass das Auftragsmedium
in Richtung auf das Substrat bzw. eine laufende Faserstoffbahn ablaufen
kann. Es gibt zwei Arten an solchen Streichwerken.
-
Die
eine Art ist ein Gleitschicht-Auftragswerk, was in Fachkreisen auch
als "Slide die" bezeichnet wird
und beispielsweise aus der
EP-A1-1 255
615 bekannt ist. Verwendet wird dazu ein Gleitblock mit
mindestens einer integrierten Auftragsmediumskammer. Aus dieser
Kammer oder auch aus mehreren solcher Kammern, wird jeweils das
Medium zunächst
von unten nach oben befördert
und über einen
oder mehrere schlitzdüsenartige
Auslässe
auf eine schräg
nach unten angestellte Gleitfläche
des Gleitblockes gelenkt. Auf dieser Gleitfläche kann sich das Auftragsmedium
strecken und so eine relativ stabile Gleitschicht bilden. Bei mehreren
hintereinander angeordneten und beaufschlagten Mediumskammern bilden
sich auf der Gleitfläche
mehrere Gleitschichten aus, die sich zu mehreren Lagen übereinander
legen und gemeinsam beispielsweise als mehrlagiger Vorhang auf die
laufende Faserstoffbahn herabfallen.
-
In
diesem Zusammenhang wird auch auf die
DE-A1-10 2004 007 927 ,
die so genannte Mehrfach-Kaskadendüsen zum Aufbringen von chemisch unterschiedlichen
fließfähigen Medien,
wie insbesondere Polymere, verwiesen.
-
Insbesondere
beim Mehrlagenbetrieb ist die Qualität der Lagentrennung bzw. die
Reinheit der einzelnen Schichten nicht ausreichend.
-
Die
andere Art ist ein Vorhang-Auftragswerk, eine so genannte "Slot die", die beispielsweise
aus der
DE-A1 197 16 647 bekannt
ist.
-
Bei
diesem Auftragswerk wird aus einer Schlitzdüse das Auftragsmedium als ein
Vorhang bzw. Schleier an die darunter laufende Faserstoffbahn abgegeben.
Der Vorhang unterliegt beim Herabfallen im Wesentlichen der Schwerkraft.
Er fällt auch
im Wesentlichen frei und ungestützt
herab und ist daher sehr empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen. Deshalb ist die Durchflussmenge
der Schlitzdüse
im unteren Bereich begrenzt.
-
Aus
der
WO-A1-2006/069851 ist
ein Verfahren bekannt, bei dem einzelne Auftragsmedien bzw. Flüssigkeitsströme getrennt
aus mehreren Schlitzdüsen
abgegeben und während
der Abgabe in Richtung auf die Faserstoffbahn zu einem Mehrfach-Vorhang bzw.
mehrlagigem Vorhang mit insgesamt höherer Durchflussmenge zusammengeführt werden,
so dass sich auf der Faserstoffbahn danach eine Mehrfachschicht
bildet.
-
Dieses
Verfahren weist aufgrund der zunächst
abgegebenen, dünnen
Einzelvorhänge
dieselben Nachteile wie zuvor beschrieben, auf.
-
Besondere
Probleme verursachen aber immer noch bestimmte Auftragsmediumsarten,
Mengen, Fließverhalten
und deren aufeinander-Abstimmung.
-
Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung anzugeben, bei denen die genannten Nachteile nicht
auftreten.
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Verfahrensanspruches 1 gelöst.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass mindestens eine Lage an Auftragsmedium von einem Vorhang-Auftragswerk
(slot die bzw. curtain coater) und mindestens eine weitere Lage
an Auftragsmedium von einem Gleitschicht-Auftragswerk (Mehrfachkaskadendüse oder
slide-die) abgegeben wird.
-
Durch
Vorsehung beider an sich bekannter Auftragswerksarten kann ein Anwender
eine große Anzahl
verschiedenster Kombinationen von Schichtdicken und Auftragsmedien
unter optimalen Bedingungen austragen. Das Anwendungsgebiet wird
dadurch wesentlich größer, als
es nur mit einer Art der beschriebenen Auftragswerke möglich wäre.
-
Das
eine oder das andere Auftragswerk lässt sich zudem in bestehenden
Maschinen relativ einfach nachrüsten.
-
Das
Verfahren ist besonders bei der Aufbringung von mehreren Lagen und
vor allem sehr dünnen
Lagen und auch verschiedenen Auftragsmedien vorteilhaft.
-
Beim
Verfahren ist besonders daran gedacht, dass vom Vorhang-Auftragswerk
ein im Wesentlichen der Schwerkraft folgender, von oben nach unten
fallender, wenigstens einlagiger Vorhang an Auftragsmedium und vom
Gleitschicht-Auftragswerk ein
ebenfalls, wenigstens einlagiger Vorhang erzeugt wird, die miteinander
dann eine Mehrlagenschicht auf der Faserstoffbahn bilden. Beim Gleitschicht-Auftragswerk
wird das Auftragsmedium zunächst
druckunterstützt
von unten nach oben auf eine Gleitfläche des Auftragswerkes aufgebracht.
Auf dieser Gleitfläche
wird aus wenigstens einer Lage an Auftragsmedium eine Gleitschicht
gebildet, die danach als frei von oben nach unten fallender, wenigstens
einlagiger, besagter Vorhang abgegeben wird.
-
Es
wird außerdem
vorgeschlagen, dass mit dem Vorhang-Auftragswerk ein aus wenigstens
einer Lage an Auftragsmedium bestehender Deckstrich und mit dem
Gleitschicht-Auftragswerk ein aus wenigstens einer Lage an Auftragsmedium
bestehender Vorstrich aufgebracht wird.
-
Sehr
vorteilhaft vor allem, dass der wenigstens eine Vorstrich bzw. die
wenigstens eine Lage des wenigstens einen Vorstriches in einer nur
geringen Auftragsmenge aufgebracht wird, wobei diese Auftragsmenge
weniger als 6 l/min und m beträgt
und dennoch stabil ist.
-
Die
beiden Auftragswerke können
in zwei Varianten, nämlich
erstens tandemartig und zweitens eine Kombination miteinander bildend,
angeordnet bzw. betrieben werden.
-
Die
erste Variante erfolgt, derart dass das Vorhang-Auftragswerk in
Laufrichtung der Faserstoffbahn gesehen vor dem Gleitschicht-Auftragswerk
angeordnet wird. Das Vorhang-Auftragswerk befindet sich also stromabwärtig und
das Gleitschicht-Auftragswerk
stromaufwärtig,
so dass der vom Vorhang-Auftragswerk abgegebene Vorhang auf die Oberseite
des vom Gleitschicht-Auftragswerk erzeugten und auf die Faserstoffbahn
aufgebrachten Vorstriches auftrifft.
-
Bei
der zweiten Variante wird das Vorhang-Auftragswerk dagegen oberhalb
des Gleitschicht-Auftragswerkes angeordnet. Dadurch erreicht man,
dass der vom Vorhang-Auftragswerk abgegebene Vorhang auf die Oberseite
der obersten Lage des vom Gleitschicht-Auftragswerk abgegebenen
wenigstens einem Auftragsmedium, welches sich noch als Gleitschicht
auf der Gleitfläche
befindet, auftrifft. Hierdurch wird vor allem die gemeinsame Verarbeitung
sehr dünner
Schichten von unter 6 l/min × m
pro Schicht ermöglicht,
während
der zuerst beschriebene Tandembetrieb vorzugsweise bei hohen Schichtdicken
und bei Schichten angewendet werden kann, die eine besonders klare
Lagentrennung erfordern.
-
Sehr
vorteilhaft ist dabei auch, dass die von den Auftragswerken abgegebenen
Lagen nass in nass (also ohne Zwischentrocknung) und ohne diese vorher
noch abzurakeln auf die Faserstoffbahn aufgebracht werden. Dadurch
wird die Verfahrensführung
einfacher und vor allem kostengünstiger.
-
Mit
der Erfindung wird insgesamt erreicht, dass
- 1.
sehr dünne
Schichten bzw. Lagen zu einer gemeinsamen, dickeren Schicht kombiniert
werden, bevor sie auf das Substrat bzw. die laufende Faserstoffbahn fallen.
Als
einzelner Vorhang wäre
jede Schicht zu dünn und
würde infolge
der Oberflächenspannung
aufreißen.
- 2. Je nach Fließverhalten
der einzelnen Schichten bzw. Lagen konnte es bisher zu Durchmischungen
kommen, die die Sortenreinheit der Schichten beeinträchtigen.
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird auch mit einer Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach Anspruch 8 gelöst.
-
Hierbei
wird mit auf die vorherbeschriebenen Ausführungen, die im Wesentlichen
das erfindungsgemäße Verfahren
betreffen, verwiesen, so dass die geschilderten Merkmale hier nicht
wiederholt werden sollen.
-
Zu
besagten Tandem-Ausführung,
d.h. der ersten Variante der Ausführung ist nachzutragen, dass
beide Auftragswerke in einem Abstand a zwischen 50 und 500 mm hintereinander
angeordnet sind bzw. deren abgegebene Vorhänge diesen Abstand zueinander
bilden.
-
Zweckmäßig ist
es, wenn dazu das Vorhang-Auftragswerk in Bezug auf das Gleitschicht-Auftragswerk
verstellbar ist, während
das Gleitschicht-Auftragswerk bevorzugt feststehend angeordnet ist.
Zusätzlich
oder alternierend ist auch eine Verstellmöglichkeit des Vorhang-Auftragswerkes
in Richtung zur Faserstoffbahn vorteilhaft.
-
Schließlich wird
ein erfindungsgemäßes Papier
vorgeschlagen, welches hergestellt ist mit dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren.
Das geschaffene Papier ist gekennzeichnet durch wenigstens eine
Auftragsschicht bzw. einen aufgebrachten Strich in einer Menge von
unter 6 Liter pro Minute und Meter (l/min × m).
-
Dieses
Papier weist hervorragende Bedruckungseigenschaften auf.
-
Nachfolgend
soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
-
Es
zeigen:
-
1 und 2 Varianten
der Anordnung von Auftragswerken, in schematischen Seitenansichten,
für einen
mehrschichtigen Auftrag auf eine laufende Faserstoffbahn
-
In
den beiden Figuren sind für
gleiche Bauteile auch gleiche Bezugszeichen gewählt.
-
In 1 ist
eine Vorrichtung 1 zum mehrschichtigen Auftragen von mindestens
einem flüssigen
bis pastösen
Auftragsmedium M auf eine laufende Papier-, Karton- oder andere
Faserstoffbahn 2 dargestellt.
-
Oberhalb
von der Faserstoffbahn 2 und von ihr beabstandet angeordnet
sind mehrere, d.h. hier konkret nur zwei Auftragswerke 3 und 4 für die Abgabe
des jeweiligen Auftragsmediums M, vorhanden. Beim Auftragsmedium
kann es sich bei beiden Auftragswerken um dieselbe Sorte handeln.
Gewünscht und
vor allem möglich
ist aber die Verwendung von voneinander unterschiedlichen Medien,
die sich sowohl in Auftragsmenge, der Zusammensetzung, dem rheologischen
Verhalten – beispielsweise
Fließverhalten – unterscheiden.
Man erkennt in 1, dass mehrere Schichten S1
und S2, die aus beiden Auftragswerken 3 und 4 resultieren,
auf die sich in Laufrichtung L im Beispiel schnell mit mehr als 1500m/min
bewegende Faserstoffbahn 2 aufgebracht werden.
-
Zum
Aufbringen wenigstens einer ersten Auftragsschicht S1 auf die Faserstoffbahn 2 dient
das erste Auftragswerk. Es ist ein so genanntes Gleitschicht-Auftragswerk 3,
welches mindestens der Breite der Faserstoffbahn 2 entspricht.
-
Das
Auftragswerk 3 weist – seinem
Namen entsprechend – einen
Gleitblock bzw. Gleitkörper 3.1 auf.
Im Gleitblock 3.1 befindet sich wenigstens eine innere
Auftragskammer 3.2, die mit dem Auftragsmedium M1 befüllt ist
und beim Ausstoßen
eine Lage L1 an Auftragsmedium M1 auf einer Gleitfläche 3.3 des Gleitblockes 3.1 erzeugt.
Bei mehreren Kammern 3.2 ergeben sich entsprechend mehrere
weitere Lagen L2 bis Ln, die sich auf dem Gleitblock übereinander legen
und sehr dünn
sein dürfen.
Die jeweilige Auftragskammer 3.2 geht in je eine Abgabe-Schlitzdüse 3.4 über. Von
der Auftragskammer 3.2 wird zunächst unter Druck das Auftragsmedium
M1 von unten nach oben gedrückt
und aus der Schlitzdüse 3.4 auf
die Gleitfläche 3.1 gelenkt.
Hier bildet sich eine Lage L1 an Auftragsmedium aus, welche sozusagen
als Gleitschicht 3.5 über
eine Kante 3.6 nach unten abläuft. Beginnend ab der Kante 3.6,
die auch als ein abgerundetes Umlenkteil ausgebildet sein könnte, bildet die
Gleitschicht einen Vorhang 5 aus, der im Wesentlichen der
Schwerkraft folgend nach unten als erste Schicht S1 auf die laufende
Faserstoffbahn gelangt.
-
Mit 4 ist
das zweite Auftragswerk, ein so genanntes reines Vorhang-Auftragswerk
zum Auftragen eines weiteren oder auch des gleichen flüssigen bis pastösen Auftragsmediums
M2 bezeichnet.
-
Das
Vorhang-Auftragswerk 4 weist einen oberhalb der Faserstoffbahn 2 angeordneten
Auftragskopf 4.1 auf. Dieser entspricht mindestens der Breite
der Faserstoffbahn 2. Aus einer durchgängigen Auftragskammer 4.2,
die in eine entsprechenden Abgabe-Schlitzdüse 4.3 übergeht
und die in ihrer Spaltweite einstellbar ist, fällt das Auftragsmedium M2 direkt
aus der Düse 4.2 nach
unten in Form eines sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden
Vorhanges 6. Der Vorhang 6 legt sich als eine zweite
Schicht S2 auf die erste Schicht S1 ab. Die erste Schicht ist damit
die Unterschicht bzw. Vorstrich oder Konturstrich 7a, während die
zweite Schicht S2 einen Deckstrich bzw. Deckschicht 7b bildet.
-
Aus
der 1 ist entnehmbar, dass beide Auftragswerke bei
dieser gezeigten Variante eine Art „Tandem" bilden und mit den Auftragswerken 3 und 4 jeweils
separate Lagen bzw. Schichten abgegeben werden und wobei eine zweite
Schicht sich auf eine erste Schicht auf dem Substrat bzw. der Faserstoffbahn 2 ablegt.
Die Tandem-Variante kann vorzugsweise bei hohen Schichtdicken und
bei Schichten angewendet werden, die eine besonders klare Lagentrennung
erfordern.
-
Hier
sind beide Auftragswerke 3 und 4 so voneinander
beabstandet bzw. hintereinander angeordnet, dass die beiden Vorhänge 5 und 6 einen
Abstand a zwischen 50 und 500 mm bilden. Dadurch wird auch ausgeschlossen,
dass sich beide Vorhänge
gegenseitig negativ beeinflussen.
-
Die
Verstellmöglichkeit
des Auftragswerkes 4 und damit die Variabilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist
in der 1 gestrichelt eingezeichnet und die Verstellrichtungen
sind mit Doppelpfeilen gekennzeichnet. Mit dieser Verstellung, wobei
das Gleitschicht-Auftragswerk 3 bevorzugt feststehend angeordnet
ist, ist es auf einfache Weise möglich, von
der in 1 gezeigten Variante in die nachfolgende zweite
Variante gemäß 2 – und umgekehrt – zu wechseln.
-
In
der 2 ist eine zweite Variante bzw. zweite Vorrichtung 10 gezeigt.
Im Wesentlichen entsprechen die Bauteile jenen von 1 und
sollen deshalb nur insoweit erläutert
werden, wie sich Änderungen
gegenüber
der 1 ergeben.
-
Beide
Auftragswerke 3 und 4 bilden bei der in 2 gezeigten
Variante eine Kombination. Dadurch kann eine gemeinsame Verarbeitung
sehr dünner Schichten
von unter 6 l/min × m
pro Schicht S1 bzw. S2 ermöglicht
werden.
-
Hierbei
ist die Anordnung so getroffen, dass das Vorhang-Auftragswerk 4 oberhalb
des Gleitschicht-Auftragswerkes 3 angeordnet ist. Wie in 2 zu
erkennen ist, trifft der vom Vorhang-Auftragswerk 4 abgegebene
Vorhang 6 zunächst
auf die Oberseite 8 der oberen (hier einzigen Lage L1)
Lage der von der Gleitfläche 3.3 des
Auftragswerkes 3 ablaufenden Gleitschicht 3.5 an
Auftragsmedium auf.
-
Wesentlich
ist, dass hier von der Kante 3.5 ein gemeinsam von der
Gleitfläche 3.3 herabfallender,
mehrlagiger, also gemeinsamer Vorhang 9 erzeugt wird, der
exakt in den Schichten S1 und S2 sich auf die Faserstoffbahn 2 ablegt.
Die Schicht S1 bildet auf der Oberfläche der Faserstoffbahn 2 die
Unterschicht 7a und die Schicht S2 den Deckstrich 7b.
-
Mit
der Vorrichtung 1 und 10 lässt sich erstmals ein Papier
herstellen, welches einzelne Auftragsschichten bzw. aufgebrachte
Striche von weniger als 6 l/min × m aufweist.
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Faserstoffbahn
- 3
- Gleitschicht-Auftragswerk
- 3.1
- Gleitblock
- 3.2
- Auftragskammer
- 3.3
- Gleitfläche
- 3.4
- Abgabe-Schlitzdüse
- 3.5
- Gleitschicht
bzw. Lage L1
- 3.6
- Kante
- 4
- Vorhang-Auftragswerk
- 4.1
- Auftragskopf
- 4.2
- Auftragskammer
- 4.3
- Abgabe-Schlitzdüse
- 5
- Vorhang
- 6
- Vorhang
- 7a
- Vorstrich
bzw. Unterschicht
- 7b
- Deckstrich
bzw. Deckschicht
- 8
- Oberseite
- 9
- gemeinsamer
Vorhang
- 10
- Vorrichtung
- A
- Abstand
- L
- Laufrichtung
- L1,
L2
- Lage
- M1,
M2
- Auftragsmedium
- S1,
S2
- Auftragsschicht