DE102008050899B4

DE102008050899B4 - Vorrichtung zum Befeuchten von flexiblem Flachmaterial

Info

Publication number: DE102008050899B4
Application number: DE102008050899A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2013-03-28
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: DE102008050899A1

Abstract

Vorrichtung zum Befeuchten von in Form von Bahnen oder Bögen vorliegendem, insbesondere aus Papier bestehendem flexiblem Flachmaterial (2), mit wenigstens zwei an mindestens einer Dampfausblaseinheit (12a, 12b) angeordneten, jeweils mit Dampfaustrittsöffnungen (23) für den Austritt von Wasserdampf versehenen Dampfaustrittsflächen (17), die jeweils von einer gasdurchlässigen mikroporösen Materialschicht (24) gebildet sind, deren Poren die Dampfaustrittsöffnungen (23) bilden und an denen das Flachmaterial (2) mit derart geringem Abstand vorbeiführbar ist, dass sich zwischen jeder Dampfaustrittsfläche (17) und dem Flachmaterial (2) ein filmartig dünnes Dampf-Druckpolster (25) ausbildet, wobei die beiden Dampfaustrittsflächen (17) einander entgegengesetzten Seiten des Flachmaterials (2) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Dampfaustrittsflächen (17) quer zur Bewegungsrichtung (8) des Flachmaterials (2) gegenüberliegen und zwischen sich einen Durchtrittsspalt (22) für das Flachmaterial (2) begrenzen, derart, dass der jeweils momentan im Durchtrittsspalt (22) befindliche Längenabschnitt des Flachmaterials (2) von einander entgegengesetzten Seiten her vom Dampf-Druckpolster (25) beaufschlagbar und gleichzeitig beidseitig bedampfbar...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befeuchten von in Form von Bahnen oder Bögen vorliegendem, insbesondere aus Papier bestehendem flexiblem Flachmaterial, mit wenigstens zwei an mindestens einer Dampfausblaseinheit angeordneten, jeweils mit Dampfaustrittsöffnungen für den Austritt von Wasserdampf versehenen Dampfaustrittsflächen, die jeweils von einer gasdurchlässigen mikroporösen Materialschicht gebildet sind, deren Poren die Dampfaustrittsöffnungen bilden und an denen das Flachmaterial mit derart geringem Abstand vorbeiführbar ist, dass sich zwischen jeder Dampfaustrittsfläche und dem Flachmaterial ein filmartig dünnes Dampf-Druckpolster ausbildet, wobei die beiden Dampfaustrittsflächen einander entgegengesetzten Seiten des Flachmaterials zugeordnet sind.
Eine aus der EP 1 531 197 A1 bekannte Befeuchtungsvorrichtung verfügt über eine Dampfausblaseinheit in Gestalt eines Dampfblaskastens, dessen Gehäusewand partiell als Profillochblech gestaltet ist, dessen Löcher als Dampfaustrittsöffnungen fungieren. Im Betrieb des Dampfblaskastens wird Wasserdampf durch die Dampfaustrittsöffnungen hindurchgeleitet, der auf eine an der von der Außenfläche des Profillochbleches gebildeten Dampfaustrittsfläche vorbeibewegte Papierbahn oder sonstige Materialbahn trifft. Auf diese Weise wird die Materialbahn befeuchtet, um die Materialbeschaffenheit zu beeinflussen, beispielsweise um eine Papierbahn zu glätten oder leichter verformbar zu machen.
Ein Problem beim Bedampfen von sich schnell vorbeibewegendem Material besteht in der Kürze der zur Verfügung stehenden Dampf-Beaufschlagungszeit. Regelmäßig dringt deshalb ein nur geringer Prozentsatz des Dampfes in das Material ein, sodass man zur Erzielung eines angestrebten Feuchtigkeitsgrades häufig mehrere Dampfausblaseinheiten in Reihe schalten muss. Behindert wird der Feuchtigkeitseintrag auch durch die von dem sich schnell bewegenden Flachmaterial mitgerissene Luftgrenzschicht, die eine Art Barriere bildet, sodass man in der EP 1 531 197 A1 spezielle Öffnungsmuster vorgeschlagen hat, die dem Zweck dienen sollen, die Luftgrenzschicht zu kanalisieren. Solche Ausführungsformen sind naturgemäß relativ teuer in der Herstellung und bewirken eine weitere Reduzierung des Feuchtigkeitseintrages, weil die Dampfaustrittsflächen nur abschnittsweise vorgesehen werden können. Insgesamt hat die geringe prozentuale Verwertung des Wasserdampfes einen relativ geringen Wirkungsgrad bzw. relativ hohe Energiekosten zur Folge.
Aus der DE 199 02 936 A1 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der eine Materialbahn mäanderförmig durch eine Rückbefeuchtungsvorrichtung hindurchgeleitet wird, wobei sie um mehrere in der Transportrichtung aufeinanderfolgende Bahnleit- und Befeuchtungselemente herumgeführt wird. Die Bahnleit- und Befeuchtungselemente haben jeweils eine von einer porösen Wandung definierte Dampfaustrittsfläche. Ein durch die poröse Wandung hindurchgepresstes Wasserdampf-Luftgemisch bildet ein Dampf-Druckpolster zwischen den Dampfaustrittsflächen und der Materialbahn, so dass letztere berührungslos geführt und zugleich befeuchtet wird. Die in der Transportrichtung aufeinanderfolgend angeordneten Dampfaustrittsflächen sind einander entgegengesetzt orientiert, so dass die Materialbahn beim Hindurchlaufen durch die Rückbefeuchtungsvorrichtung auf ihren beiden einander entgegengesetzten Seiten befeuchtet wird. Die momentan einem Befeuchtungsvorgang ausgesetzten Längenabschnitte der Materialbahn sind dabei in der Transportrichtung mit Abstand zueinander angeordnet.
Aus der DE 10 2005 037 489 A1 ist eine Befeuchtungsvorrichtung bekannt, die eine Wand aus einem porösen Material aufweist, durch die Wasserdampf hindurchgepresst wird. Die DE 38 23 739 A1 beschreibt eine Befeuchtungsvorrichtung, bei der mittels eines Zerstäubers kleine Wassertröpfchen in Form von Aerosolen auf eine Materialbahn aufgesprüht werden, wobei der Befeuchtungsvorgang durch Anlegen eines elektrischen Feldes unterstützt wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sich flexibles Flachmaterial, insbesondere Papierbahnen, kostengünstig und effizient befeuchten lassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass sich die beiden Dampfaustrittsflächen quer zur Bewegungsrichtung des Flachmaterials gegenüberliegen und zwischen sich einen Durchtrittsspalt für das Flachmaterial begrenzen, derart, dass der jeweils momentan im Durchtrittsspalt befindliche Längenabschnitt des Flachmaterials von einander entgegengesetzten Seiten her vom Dampf-Druckpolster beaufschlagbar und gleichzeitig beidseitig bedampfbar ist.
Die Dampfaustrittsöffnungen resultieren aus den Poren einer mikroporösen Materialschicht, die ein mikroskopisch fein verteiltes Öffnungsmuster an der Dampfaustrittsfläche hervorruft. Der Wasserdampf tritt daher in sehr homogener Verteilung an der Dampfaustrittsfläche aus und ist in der Lage, unmittelbar auf der Dampfaustrittsfläche ein filmartig dünnes, zugleich aber eine überaus hohe Tragfähigkeit aufweisendes Dampf-Druckpolster auszubilden. Wird das Flachmaterial in unmittelbarer Nähe über die Dampfaustrittsfläche hinweggeführt – typischerweise mit einem Abstand von vorzugsweise 0,2–0,6 mm – kann das Dampf-Druckpolster ohne weiteres einen Druck von 10 bar ausüben, mit dem der Dampf in das Flachmaterial regelrecht eingepresst wird.
Aufgrund der hohen Flächenpressung ergibt sich eine großflächig homogen verteilte Beaufschlagung des Flachmaterials mit Wasserdampf, der aufgrund der hohen Anpresskräfte auch nicht die Tendenz hat, von der vom Flachmaterial mitgeführten Luftgrenzschicht einfach weggeschoben zu werden. Es ist vielmehr so, dass das Dampf-Druckpolster in gewisser Weise als Barriere oder Abstreifer fungieren kann, die bzw. der die herangeführte Luftschicht vom Flachmaterial ablöst und an einem Eindringen in den zwischen dem Flachmaterial und der Dampfaustrittsfläche vorhandenen minimalen Spalt hindert.
Das Ergebnis ist eine wesentlich bessere Ausnutzung des zur Verfügung gestellten Wasserdampfvolumens und mithin eine Erhöhung des Wirkungsgrades sowie eine Reduzierung der Energiekosten. Aufgrund der erzielbaren Intensität der Befeuchtung kann die Vorrichtung in der Regel auch sehr kompakt gestaltet werden und nimmt zum Erreichen eines angestrebten Befeuchtungsgrades wesentlich weniger Bauraum in Anspruch als konventionelle Apparaturen.
Besonders effektiv arbeitet die Vorrichtung, weil sich quer zur Bewegungsrichtung des Flachmaterials zwei Dampfausblasflächen gegenüberliegen und gemeinsam einen Durchtrittsspalt begrenzen, durch den das Flachmaterial hindurchläuft. Dadurch kann der sich jeweils momentan im Durchtrittsspalt befindende Längenabschnitt des Flachmaterials gleichzeitig von beiden Flachseiten her bedampft werden. Das Flachmaterial wird dann von entgegengesetzten Seiten her von je einem extrem tragfähigen Dampf-Druckpolster beaufschlagt und bedarf keiner sonstigen mechanischen Gegenhalter, um dem hohen Anpressdruck standzuhalten. Auch bei hoher Beaufschlagung besteht mithin keine Zerreißgefahr für beispielsweise Papiermaterial, weil sich die einander entgegensetzt wirkenden Dampf-Beaufschlagungskräfte gegenseitig neutralisieren. Gleichzeitig wird aber erreicht, dass durch die gleichzeitige, beidseitige Beaufschlagung mit Wasserdampf ein sehr hoher Befeuchtungsgrad selbst bei hohen Fördergeschwindigkeiten des Flachmaterials erzielbar ist.
Zudem können nicht nur das Dampf-Druckpolster selbst, sondern auch die weiteren Komponenten der Dampfausblaseinheit als Luftabstreifmittel zum Abstreifen der vom Flachmaterial mitgeführten Luftgrenzschicht fungieren.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Vorrichtung ist zweckmäßigerweise mit Führungsmitteln ausgestattet, die das Flachmaterial in dem gewünscht geringen Abstand an der mindestens einen Dampfaustrittsfläche vorbeiführen. Die Dampfaustrittsfläche selbst hat hier keine Führungsfunktion zu übernehmen.
Vorzugsweise sind auch Einstellmittel vorhanden, die eine variable Einstellung des Querabstandes zwischen der Dampfaustrittsfläche und dem dieser gegenüberliegenden Flachmaterial ermöglichen. Dies gestattet eine Justierung der Höhe des sich ausbildenden Dampf-Druckpolsters und somit eine variable Vorgabe des Dampf-Beaufschlagungsdruckes.
Die Dampfaustrittsfläche hat zweckmäßigerweise eine ebene Ausdehnung. Das Flachmaterial kann dann geradlinig darüber hinweggeführt werden. Allerdings sind ohne weiteres auch noch anders konturierte Dampfaustrittsflächen realisierbar, insbesondere mit konvex gewölbter Formgebung.
Vorzugsweise sind die sich gegenüberliegenden Dampfausblasflächen von separaten Dampfausblaseinheiten gebildet, die unabhängig voneinander justierbar sind.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Vorrichtung selbstverständlich mehrere Dampfausblaseinheiten aufweisen kann, auch solche, die in der Bewegungsrichtung des Flachmaterials mit Abstand zueinander angeordnet sind. Stets liegen sich allerdings wie geschildert wenigstens zwei einen Durchtrittsspalt für das Flachmaterial definierende Dampfausblaseinheiten rechtwinkelig zur Förderrichtung des Flachmaterials gegenüber.
Eine weitere, zusätzlich realisierbare Maßnahme zur Intensivierung der Befeuchtung besteht darin, dass man das Flachmaterial mit ionisiertem Wasserdampf beaufschlagt, der sich aufgrund eines entsprechend realisierten Gegenpotentials des Flachmaterials bevorzugt an dem Flachmaterial niederschlägt.
Beispielsweise tritt an der Dampfaustrittsfläche positiv ionisierter Wasserdampf aus den Dampfaustrittsöffnungen aus, der mit einem auf elektrisch negativem Potential liegenden Flachmaterial zusammenwirkt. Durch die Anziehung haftet der ionisierte Wasserdampf besonders gut an dem Flachmaterial, auch wenn dieses mit sehr hoher Geschwindigkeit gefördert wird. Insbesondere wird auch der Effekt des Wegschleuderns des kondensierten Wassers vom Flachmaterial minimiert, wenn sich das Flachmaterial außerhalb der Vorrichtung schnell weiterbewegt.
Die Vorrichtung kann unmittelbar mit ionisiertem Wasserdampf betrieben werden, der von außen her eingespeist wird. Zweckmäßig ist allerdings die unmittelbare Ausstattung der Vorrichtung mit mindestens einem Ionisator, sodass der Betreiber keine anderen Betriebsvorkehrungen zu treffen hat als bei konventionellen Anlagen. Der Ionisationsvorgang wird unmittelbar in der Vorrichtung selbst durchgeführt.
In vorteilhafter Weise kann hierbei die mikroporöse Materialschicht unmittelbar selbst zur Bildung eines Ionisators genutzt werden, wenn sie elektrisch leitfähig ist, beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff besteht, und indem ein ausreichend hohes elektrisches Potential an sie angelegt wird. Zweckmäßigerweiseist die Dampfausblaseinheit mit geeigneten Mitteln ausgestattet, die das Anlegen eines Ionisationspotentials an die mikroporöse Materialschicht ermöglichen, beispielsweise abgehende Kabel oder Anschlussstecker.
Derart genutzt erfüllt die mikroporöse Materialschicht eine Mehrfachfunktion, zum einen zur Ausbildung des Dampf-Druck-Polsters und zum anderen zur Generierung des ionisierten Wasserdampfes.
Als besonders zweckmäßig zur Ausbildung eines die gewünscht hohe Tragfähigkeit aufweisenden Dampf-Druckpolsters hat es sich erwiesen, wenn die Poren der mikroporösen Materialschicht mit einem mittleren Durchmesser von 5 bis 50 μm und vorzugsweise 10 bis 30 μm aufwarten.
Zur konstruktiven Realisierung der Dampfausblaseinheit wird die mikroporöse Materialschicht vorzugsweise als Bestandteil einer einen Dampfverteilraum begrenzenden Dampfausblaswand ausgeführt. Hierbei ist sie zweckmäßigerweise mit geringer Schichtdicke auf eine selbsttragende Tragwand aufgebracht, die von einzelnen Dampfdurchtrittskanälen durchsetzt ist, über die die Poren an ihrer der Dampfaustrittsfläche entgegengesetzten Innenseite angeströmt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht, teilweise geschnitten, einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befeuchtungsvorrichtung, und
2 eine Draufsicht auf die Dampfaustrittsfläche einer Dampfausblaseinheit der 2 mit Blickrichtung gemäß Pfeil II, wobei das vorgelagerte Flachmaterial strichpunktiert angedeutet ist.
Die insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Befeuchtungsvorrichtung wird eingesetzt, um flexibles Flachmaterial, das beispielsweise in Form von Bögen und insbesondere in Form von Bahnen vorliegt, mit Wasserdampf zu beaufschlagen und dadurch zu befeuchten. Das Flachmaterial ist in der Zeichnung bei 2 angedeutet, hier in Form einer Materialbahn großer Länge.
In den meisten Fällen besteht das Flachmaterial 2 aus Papier, doch sind auch andere Materialien möglich. Der Hauptanwendungsbereich befindet sich in der papierverarbeitenden Industrie, vor allem in der Druckindustrie. Grundsätzlich ist der Anwendungsbereich aber universell zu sehen.
Das Befeuchten des Flachmaterials 2 kann beispielsweise dem Zweck dienen, die Knitterneigung zu reduzieren, die Geschmeidigkeit zu erhöhen oder die Oberflächenrauhigkeit zu beeinflussen.
Beim Ausführungsbeispiel verfügt die Befeuchtungsvorrichtung 1 über eine drehbare Rollenaufnahmeeinrichtung 3, an der eine Materialrolle 4 bestehend aus einer aufgewickelten Bahn aus Flachmaterial 2 drehbar gelagert ist.
Ausgehend von der Rollenaufnahmeeinrichtung 3 durchläuft das hier bahnförmige Flachmaterial 2 eine strichpunktiert umrahmte Befeuchtungsstation 5, um anschließend gemäß Pfeil 6 einer nachfolgenden, nicht weiter abgebildeten Bearbeitungsstation zugeführt zu werden.
Führungsmittel 7 leiten das Flachmaterial 2 in der gewünschten Ausrichtung durch die Befeuchtungsstation 5 hindurch. Sie bestehen beim Ausführungsbeispiel aus einer oder mehreren Umlenkeinrichtungen, beispielsweise Umlenkwalzen oder Wendestangen, die stationär angeordnet sind. Die Führungsmittel 7 können insbesondere bewirken, dass das Flachmaterial 2 die Befeuchtungsstation 5 geradlinig durchläuft. Die auch als Förderrichtung bezeichenbare Bewegungsrichtung des Flachmaterials 2 ist bei 8 durch einen Pfeil angedeutet.
Die Befeuchtungsvorrichtung 1 weist zwei in der Befeuchtungsstation 5 angeordnete Dampfausblaseinheiten 12a, 12b auf.
Deren Aufbau ist insbesondere identisch. Jede Dampfausblaseinheit 12a, 12b verfügt beim Ausführungsbeispiel über ein beispielsweise kastenförmiges oder rohrförmiges Gehäuse 11, das mindestens einen Dampfverteilraum 13 umgrenzt, in den über eine Zuleitung 14 aus einer geeigneten Wasserdampfquelle 15 stammender Wasserdampf unter hohem Druck eingeleitet wird. Der Dampfdruck liegt beispielsweise in der Größenordnung von 15 bar.
An ihren einander zugewandten Seiten verfügen die beiden Gehäuse 11 über je eine gasdurchlässige Dampfausblaswand 16. Jede dieser Dampfausblaswände 16 definiert mit ihrer Außenfläche eine Dampfaustrittsfläche 17. Die Dampfausblaseinheiten 12a, 12b liegen sich in Richtung einer strichpunktiert angedeuteten Querachse 18 derart mit Abstand gegenüber, dass zwischen den beiden einander zugewandten Dampfaustrittsflächen 17 ein einen Durchtrittsspalt 22 vorgebender Abstand vorhanden ist.
Das Flachmaterial 2 durchläuft den Durchtrittsspalt 22, wobei es dünner ist als die Spalthöhe. Insbesondere wird der Durchtrittsspalt 22 so vom Flachmaterial 2 durchsetzt, dass zwischen dem Flachmaterial 2 und jeder Dampfaustrittsöffnung 17 ein kleiner Zwischenraum verbleibt, der sich in der Praxis im Bereich zwischen 0,2 und 0,6 mm bewegt.
Die Hauptausdehnungsebene des Flachmaterials 2 innerhalb des Durchtrittsspaltes 22 verläuft rechtwinkelig zu der Querachse 18. Dies gilt zweckmäßigerweise auch für die beiden Dampfaustrittsflächen 17, die vorzugsweise eben und gleichgroß ausgebildet sind.
Mit anderen Worten liegen sich die beiden Dampfausblasflächen 17 quer und insbesondere rechtwinkelig zur Bewegungsrichtung 8 des Flachmaterials 2 unter Bildung des erwähnten Durchtrittsspaltes 22 mit Abstand gegenüber. Hierbei erstrecken sie sich jeweils zweckmäßigerweise parallel zur Hauptausdehnungsebene des Flachmaterials 2.
Die Dampfaustrittsflächen 17 weisen eine Vielzahl feinst verteilter Dampfaustrittsöffnungen 23 auf, die in vorteilhafter Weise von den zur Dampfaustrittsfläche 17 ausmündenden Poren einer mikroporösen Materialschicht 24 der Dampfausblaswand 16 gebildet sind. Mit anderen Worten ist die Dampfaustrittsfläche 17 von der Außenfläche der vorgenannten mikroporösen Materialschicht 24 gebildet, deren Poren von dem in den Dampfverteilraum 13 eingespeisten Wasserdampf durchströmt werden. Dieser Wasserdampf tritt an der Dampfaustrittsfläche 17 aus den Poren aus und bildet unmittelbar auf dieser Dampfaustrittsfläche 17 ein Dampf-Druckpolster 25, das den momentan im Durchtrittsspalt 22 befindlichen Längenabschnitt des Flachmaterials flächenhaft verteilt beaufschlagt.
Der mittlere Durchmesser der Poren der mikroporösen Materialschicht beträgt vorzugsweise 10 bis 30 μm und liegt zweckmäßigerweise zumindest innerhalb eines Fensters von 5 bis 50 μm. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Wasserdampf fein verteilt austritt und in dem sich ausbildenden Dampf-Druckpolster eine homogene Druckverteilung vorliegt. Gleichzeitig ergibt sich eine homogene ganzflächige Benetzung des Flachmaterials 2 mit dem austretenden Wasserdampf. Das Dampf-Druckpolster 25 hat eine filmartig dünne Struktur. Gleichwohl ist es extrem tragfähig. Selbst bei den hier in der Regel auftretenden Anpressdrücken im Bereich von 10 bar kann eine Berührung zwischen Dampfaustrittsfläche 17 und Flachmaterial 2 vermieden werden. Das Flachmaterial 2 wird also berührungslos durch den Durchtrittsspalt 22 hindurchtransportiert.
Der in den Durchtrittsspalt 22 ausgeblasene Wasserdampf beaufschlagt die ihm zugewandte Oberfläche des Flachmaterials 2, wobei er diese benetzt und auch in das Flachmaterial 2 eindringt. Somit wird das Flachmaterial 2 befeuchtet, nimmt also Feuchtigkeit auf, und erhält die gewünschten Eigenschaften.
Der Dampfdruck zwischen der Dampfaustrittsfläche 17 und dem Flachmaterial 2 ist umso höher, je stärker das Flachmaterial 2 in Richtung zu der Dampfaustrittsfläche 17 beaufschlagt wird. Umso größer ist dann auch die Eindringkraft, mit der der Wasserdampf das Flachmaterial 2 beaufschlagt, sodass der Wasserdampf in das Flachmaterial 2 praktisch eingepresst wird. Wäre das Flachmaterial 2 nur einseitig von einer Dampfaustrittsfläche 17 flankiert, müsste man die erforderliche, auf das Flachmaterial 2 einwirkende Gegenhaltekraft mechanisch auf andere Weise generieren, beispielsweise durch einen Gegenhalter. Hierbei stellen sich jedoch Nachteile ein, wenn das Flachmaterial 2 an dem Gegenhalter berührend abgleitet. Es wäre daher auf jeden Fall vorzuziehen, als Gegenhalter eine Anordnung vergleichbar der zweiten abgebildeten Dampfausblaseinheit vorzusehen, die dann nur von Druckluft anstatt von Wasserdampf durchströmt wird, wobei sich dann ein Druckluftpolster zur Ausübung der Gegenkraft ausbildet.
Das Ausführungsbeispiel hat dem gegenüber aber den Vorteil, dass durch die beiden sich gegenüberliegenden Dampfausblaseinheiten 12a, 12b eine gleichzeitige Beaufschlagung des Flachmaterials 2 mit Wasserdampf von beiden Flachseiten her möglich ist, was einen sehr intensiven Feuchtigkeitseintrag in das Flachmaterial 2 gewährleistet. Außerdem kompensieren sich hier die beiden Dampf-Druckpolster 25 gegenseitig, liefern also jeweils die Gegenhaltekraft für das andere Dampf-Druckpolster, sodass auf spezielle, zusätzliche Gegenhalteeinrichtungen verzichtet werden kann. Auch eine mechanische axiale Vorspannung des Flachmaterials 2 ist nicht erforderlich, sodass dieses vor einer Überbeanspruchung bewahrt bleibt.
Beim Ausführungsbeispiel sind die beiden Dampfaustrittsflächen 17 wie erwähnt Bestandteile zweier separater Dampfausblaseinheiten 12a, 12b. Mindestens einer und vorzugsweise beiden dieser Dampfausblaseinheiten 12a, 12b sind zweckmäßigerweise Einstellmittel 26 zugeordnet, die eine variable Einstellung der Position in Achsrichtung der Querachse 18 ermöglichen, sodass sich die in der Achsrichtung der Querachse 18 gemessene Spalthöhe des Durchtrittspaltes 22 nach Bedarf einstellen lässt, ebenso wie die Relativposition zwischen den beiden Dampfausblasflächen 17 und dem Flachmaterial 2.
Abweichend vom Ausführungsbeispiel könnte auch nur eine einzige Dampfausblaseinheit so ausgebildet sein, dass sie gleichzeitig beide Dampfaustrittsflächen 17 aufweist.
Während es in der Tat als besonders vorteilhaft angesehen wird, die jeweilige Dampfaustrittsfläche 17 so auszubilden, dass sie sich kontinuierlich über die gesamte Breite des Flachmaterials 2 hinweg erstreckt – vorzugsweise mit rechteckigem Umriss (2) – könnte vermutlich ein noch immer akzeptables Befeuchtungsergebnis auch dann erzielt werden, wenn man die Breite der Dampfaustrittsfläche 17 etwas geringer ausführen würde als die quer zur Bewegungsrichtung 8 gemessene Materialbreite des Flachmaterials 2, oder wenn man mehrere jeweils einen kleineren Umriss aufweisende Dampfaustrittsflächen 17 mit gewissem gegenseitigem Abstand verteilt anordnen würde.
Aufgrund des sehr geringen Abstandes zwischen dem Flachmaterial 2 und der Dampfaustrittsfläche 17 fungiert die jeweilige Dampfausblaseinheit 12a, 12b in vorteilhafter Weise quasi auch als Luftabstreifer. Die vom sich heranbewegenden Flachmaterial 2 mitgeführte Luftgrenzschicht wird somit zu einem gewissen Anteil vom Flachmaterial 2 abgelöst und an einem Eintritt in den engen Durchtrittsspalt 22 gehindert. Die Luft ist daher nicht mehr in der Lage, eine den Befeuchtungsvorgang behindernde Barriere zu bilden. Auch das sich ausbildende Dampf-Druckpolster 25 kann aufgrund seiner hohen Stabilität, quasi wie ein Vorhang, als Luftabstreifmittel fungieren.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass es selbstverständlich möglich ist, mehrere Dampfausblaseinheiten oder auch nur Dampfaustrittsflächen in der Bewegungsrichtung 8 aufeinanderfolgend anzuordnen, sodass sie nacheinander vom zu befeuchtenden Flachmaterial 2 passiert werden. Auf diese Weise lässt sich ein besonders hoher Feuchtigkeitsgehalt des Flachmaterials 2 realisieren. Alternativ könnte man aber auch jede der beiden auf jeweils einer Seite des Flachmaterials 2 angeordneten Dampfausblaseinheiten 12a, 12b mit einer Dampfaustrittsfläche 17 versehen, die in der Bewegungsrichtung 8 besonders große Abmessungen aufweist, oder man könnte ein und dieselbe Dampfausblaseinheit mit mehreren in der Bewegungsrichtung 8 aufeinanderfolgenden Dampfaustrittsflächen 17 ausstatten.
Die Befeuchtungsvorrichtung 1 des Ausführungsbeispieles verfügt über weitere effektive Befeuchtungsmaßnahmen, die auf einer Nutzung von ionisiertem Wasserdampf basieren. Diese Maßnahmen können auch unabhängig von der oben geschilderten paarweisen Anordnung sich gegenüberliegender Dampfaustrittsflächen 17 angewandt werden.
Die Ionisierungsmaßnahmen umfassen beim Ausführungsbeispiel für jede Dampfausblaseinheit 12a, 12b einen Ionisator 27, der den aus der Wasserdampfquelle 15 stammenden Wasserdampf ionisiert, beispielsweise mit positiver Ladung. Dieser positiv ionisierte Wasserdampf prallt dann auf das Flachmaterial 2 auf, das durch geeignete Maßnahmen auf einem Gegenpotential liegt, also beispielsweise negativ geladen ist. Auf diese Weise bildet sich eine Anziehungskraft aus, die die Wassermoleküle aktiv an das Flachmaterial 2 heranzieht und festhält, selbst nach dem Austritt aus dem Durchtrittsspalt 22.
Wesentlicher Bestandteil des Ionisators 27 ist beim Ausführungsbeispiel in vorteilhafter Weise unmittelbar die mikroporöse Materialschicht 24, die hierzu zweckmäßigerweise aus einem elektrisch leitenden Werkstoff besteht, insbesondere aus Metall. Auch eine Beschichtung mit elektrisch leitendem Material wäre denkbar, um die elektrische Leitfähigkeit zu erhalten. Der mikroporösen Materialschicht 24 sind Potentialanlegemittel 28 zugeordnet, insbesondere elektrische Anschlussmittel an der zugeordneten Dampfausblaseinheit 12a, 12b, über die sich ein beispielsweise positives Ionisationspotential anlegen lässt. Besteht das Gehäuse 11 insgesamt aus Metall, können die Potentialanlegemittel 28 an beliebiger Stelle des Gehäuses 11 angeordnet sein.
Wenn der Wasserdampf durch die mikroporöse Materialschicht 24 hindurchströmt, wird er wunschgemäß ionisiert. Es versteht sich, dass eine ausreichend hohe elektrische Spannung zur Verfügung gestellt werden muss.
Abweichend von dieser vorteilhaften Ausgestaltung könnte zusätzlich oder alternativ auch ein eigenständiger Ionisator 27' an anderer Stelle in den Verlauf der Wasserdampfzuführung 14 eingeschaltet werden, wie dies in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet ist.
Eine weitere Möglichkeit sieht vor, die Befeuchtungsvorrichtung 1 direkt mit ionisiertem Wasserdampf zu speisen.
Die dem Flachmaterial zugeordneten Gegenpotential-Anlegemittel 32 können beispielsweise der Rollenaufnahmeeinrichtung 3 zugeordnet sein, sodass diese an dem erforderlichen Gegenpotential anliegt und dieses auf die auf ihr aufgewickelte Materialbahn überträgt.
Zusätzlich oder alternativ können auch gestrichelt angedeutete weitere Gegenpotential-Anlegemittel 32' unmittelbar berührend auf das Flachmaterial 2 einwirken, um eine statische Aufladung derselben hervorzurufen. In diesem Fall würde man den Ionisator 27, 27' zweckmäßigerweise an eine strichpunktiert angedeutete Hochspannungsquelle 31 anschließen.
Die Dampfausblaswand 16 könnte vollständig aus der mikroporösen Materialschicht 24 bestehen. Da Letztere in der Regel jedoch eine sehr dünne Wandstärke aufweist, ist es vorteilhaft, sie auf eine ebenfalls luftdurchlässige Tragstruktur aufzubringen. Beim Ausführungsbeispiel ist dies dadurch realisiert, dass die Dampfausblaswand 16 an der dem Dampfverteilraum 13 zugewandten Seite noch eine die mikroporöse Materialschicht 24 tragende stabile Tragwand 33 aufweist, die von einer Vielzahl von Dampfdurchtrittskanälen 34 durchsetzt ist, durch die hindurch der Wasserdampf aus dem Dampfverteilraum 13 in die mikroporöse Materialschicht 24 einströmen kann.
Es wird noch darauf hingewiesen, dass die Vorrichtung auch benutzt werden kann, um Flachmaterial nicht durch Bedampfen zu befeuchten, sondern durch Besprühen mit einem Aerosol. In diesem Fall tritt an die Stelle der Wasserdampfquelle 15 eine Wasserquelle, wobei das Wasser – insbesondere mittels einer Pumpe – mit hohem Druck durch die mikroporöse Materialschicht hindurchgepresst wird, sodass eine feine Zerstäubung stattfindet und ein intensiver Sprühnebel auf das Flachmaterial auftrifft. Die Dampfausblaseinheiten sind in diesem Fall Fluidaussprüheinheiten, während die Dampfaustrittsöffnungen Fluidaustrittsöffnungen und die Dampfaustrittsfläche eine Fluidaustrittsfläche bilden. Die mikroporöse Materialschicht fungiert hier als kompakte Vielfachanordnung von Hochdruck-Zerstäuberdüsen.
Diese Vorrichtung eignet sich insbesondere auch zum elektrostatisch unterstützten Befeuchten des Flachmaterials. Dabei wird zwischen dem Flachmaterial 2 und dem mikroporösen Wandabschnitt 24, insbesondere mittels eines geeigneten Generators, ein Hochspannungsfeld angelegt, welches dazu führt, dass die fein verteilten Wassertröpfchen in dem schmalen Spalt zwischen der mikroporösen Materialschicht 24 und dem Flachmaterial 2 zusätzlich in Richtung des Flachmaterials beschleunigt und mit hoher Energie auf dieses auftreffen. Die Gegenpotential-Anlegemittel 32' können hierbei als Aufladeelektrode genutzt werden, mit deren Hilfe das Flachmaterial 2 vor der Befeuchtung elektrostatisch aufgeladen wird. Die mikroporöse Materialschicht 24 fungiert dabei, insbesondere einschließlich der gesamten Fluidaussprüheinheit 12a, 12b, als Gegenelektrode.
Im Übrigen gelten alle oben in Bezug auf das Befeuchten mit Wasserdampf gemachten Ausführungen sinngemäß für eine Vorrichtung zum Befeuchten mittels Aerosolen. Anstelle eines Dampf-Druckpolsters kann sich zwischen der mikroporösen Materialschicht und dem Flachmaterial zweckmäßigerweise ein Aerosol-Druckpolster ausbilden.

Claims

Vorrichtung zum Befeuchten von in Form von Bahnen oder Bögen vorliegendem, insbesondere aus Papier bestehendem flexiblem Flachmaterial (2), mit wenigstens zwei an mindestens einer Dampfausblaseinheit (12a, 12b) angeordneten, jeweils mit Dampfaustrittsöffnungen (23) für den Austritt von Wasserdampf versehenen Dampfaustrittsflächen (17), die jeweils von einer gasdurchlässigen mikroporösen Materialschicht (24) gebildet sind, deren Poren die Dampfaustrittsöffnungen (23) bilden und an denen das Flachmaterial (2) mit derart geringem Abstand vorbeiführbar ist, dass sich zwischen jeder Dampfaustrittsfläche (17) und dem Flachmaterial (2) ein filmartig dünnes Dampf-Druckpolster (25) ausbildet, wobei die beiden Dampfaustrittsflächen (17) einander entgegengesetzten Seiten des Flachmaterials (2) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Dampfaustrittsflächen (17) quer zur Bewegungsrichtung (8) des Flachmaterials (2) gegenüberliegen und zwischen sich einen Durchtrittsspalt (22) für das Flachmaterial (2) begrenzen, derart, dass der jeweils momentan im Durchtrittsspalt (22) befindliche Längenabschnitt des Flachmaterials (2) von einander entgegengesetzten Seiten her vom Dampf-Druckpolster (25) beaufschlagbar und gleichzeitig beidseitig bedampfbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Führungsmittel (7) für das Flachmaterial (2) enthält, die das Flachmaterial (2) mit geringem, zweckmäßigerweise im Bereich von 0,2 bis 0,6 mm betragendem Abstand an den beiden sich gegenüberliegenden Dampfaustrittsflächen (17) vorbeiführen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Einstellmittel (26) zur variablen Einstellung des Querabstandes zwischen der Dampfaustrittsfläche (17) und dem daran vorbeilaufenden Flachmaterial (2) vorhanden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden sich gegenüberliegenden Dampfaustrittsflächen (17) eben ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die sich gegenüberliegenden Dampfaustrittsflächen (17) von separaten Dampfausblaseinheiten (12a, 12b) gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Dampfausblaseinheiten (12a, 12b) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Dampfausblaseinheiten (12a, 12b) vorhanden sind, die in der Bewegungsrichtung (8) des Flachmaterials (2) mit Abstand zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Bedampfen des Flachmaterials (2) mit ionisiertem Wasserdampf ausgebildet ist und zweckmäßigerweise Mittel (32) aufweist, durch die das zu bedampfende Flachmaterial (2) auf ein Gegenpotential zu dem ionisierten Wasserdampf legbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Ionisator (27, 27') zum Ionisieren des Wasserdampfes aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroporöse Materialschicht (24) unmittelbarer Bestandteil mindestens eines Ionisators (27) ist und hierzu zweckmäßigerweise elektrisch leitfähig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mikroporösen Materialschicht (24) Mittel (28) zum Anlegen eines Ionisationspotentials zugeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroporöse Materialschicht (24) aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff besteht, insbesondere aus Metall.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren der mikroporösen Materialschicht einen mittleren Durchmesser von 5 bis 50 μm und vorzugsweise 10 bis 30 μm aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroporöse Materialschicht (24) Bestandteil einer von dem Wasserdampf durchströmten Dampfausblaswand (16) ist, die ihrerseits Bestandteil eines mindestens einen Dampfverteilraum (13) begrenzenden Gehäuses (11) der Dampfausblaseinheit (12a, 12b) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroporöse Materialschicht (24) auf einer mit einzelnen Dampfdurchtrittskanälen (24) versehenen Tragwand (33) aufgebracht ist.