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Die
Erfindung betrifft ein Vorhangauftragswerk zur Beschichtung eines
laufenden Untergrundes, wobei der Untergrund bei direktem Auftrag
die Oberfläche einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen
Faserstoffbahn ist und bei in indirektem Auftrag die Oberfläche
eines Übertragselementes, beispielsweise Auftragswalze
ist, die das Auftragsmedium an die Oberfläche der Faserstoffbahn
abgibt, aufweisend einen oberhalb des laufenden Untergrundes angeordneten
Vorhang-Auftragskopf, dessen Breite mindestens der Breite des Untergrundes
entspricht und der mindestens eine Auftragsmediumskammer mit jeweils
einen von der Auftragsmediumskammer abzweigenden Zufuhrspalt, der
in einen Austrittsschlitz für das abzugebende Auftragsmedium übergeht
sowie ein äußere Gleitfläche für
das austretende Auftragsmedium aufweist, wobei die Gleitfläche
von dem Austrittsschlitz bis zu einer in Richtung Untergrund weisenden
Nase mit Abrisskante reicht, von der aus das jeweilige Auftragsmedium
in Form eines ein- oder mehrschichtigen Vorhangs im Wesentlichen der
Schwerkraft folgend, auf die Faserstoffbahn herabfällt
und dort eine ein- oder mehrschichtige Auftragsschicht erzeugt.
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Eine
gattungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise
aus der
WO 03/049871 bekannt.
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Diese
Druckschrift offenbart dabei einen Auftragskopf, mit dem mehrere
Auftragsmedien bzw. mehrere Schichten eines Auftragsmediums abgebbar
sind. Diese Ausführungsart eines Vorhang-Auftragswerkes
ist unter anderem auch aus der
EP-A1-1 255 615 bekannt und wird in Fachkreisen
als ”Slide Die”, also übersetzt mit „Gleitschichtdüse” bezeichnet.
Diese so genannte Gleitschichtdüse, die auch als Kaskadendüse
oder neuerdings mit ”Bottom feed-die” bezeichnet
wird, enthält zumeist mehrere innere Auftragsmediumskammern.
Aus einer solchen Auftragskammer zweigt nach oben ein Zufuhrspalt ab,
der wiederum nach oben in eine schlitzförmige Austrittsdüse übergeht.
Aus dieser wenigstens einen Schlitzdüse strömt
das betreffende Auftragsmedium auf eine äußere
Gleitfläche der Gleitschichtdüse. Das aus den
parallel hintereinander angeordneten Austrittsdüsen austretende
Auftragsmedium (je nachdem wie viele Kammern mit Medium beaufschlagt
sind) legt sich dabei jeweils übereinander. An einer am
Ende der Gleitfläche befindlichen Nase, die wiederum in
einer Abrisskante endet und nach unten zeigt, löst sich
diese Ein- oder Mehrfachschicht ab und fällt als ein- oder
mehrschichtiger Vorhang herab. Das erfolgt entweder zunächst
noch auf eine zwischengeschaltete Leitplatte oder direkt auf das
zu beschichtende Substrat bzw. in indirekter Weise auf den laufenden
Untergrund, der danach das aufgebrachte Auftragsmedium an die Oberfläche
der Faserstoffbahn abgibt.
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Bei
der Abgabe des Vorhangs in Richtung des laufenden Untergrundes kommt
es gewöhnlich zu einem unerwünschten ”Teekanneneffekt”.
Diese Teekanneneffekt besteht darin, dass sich das Auftragsmedium
entlang der Nase ausbreitet bzw. entlang zieht und dadurch der ein-
oder mehrschichtige Vorhang in Richtung der Zulaufseite auslenkt,
und die Auftreffposition des Vorhangs dadurch ungenau ist. Dies
kann einerseits zu Beschichtungsfehlern führen. Andererseits
ist ein gewünschter Abstand zu einer angeordneten Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung
nicht mehr gewährleistet. Um den sehr empfindlichen ein-
oder mehrschichtigen Vorhang einwandfrei über seine gesamte
Breite (die ja oftmals mehrere Meter beträgt) abgeben zu
können, ist wie gesagt, an der Zulaufseite des Auftragskopfes
zumeist eine Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung angeordnet.
Diese ist oftmals in Form eines Plattenkörpers gestaltet,
der beispielsweise so wie in der
DE 10 2005 041649 A1 oder der
DE 10 2006 036 448 A1 beschrieben,
unmittelbar vor dem Vorhang angeordnet ist. Damit lassen sich auf
einfache Weise die mit der schnelllaufenden Faserstoffbahn mitströmenden Luftgrenzschichten
vom Vorhang fernhalten bzw. vorher ablenken.
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Der
Vollständigkeit halber soll noch auf eine weitere Ausführung
eines Vorhang-Auftragswerkes verwiesen werden. Es besteht in einer
sich über die Faserstoffbahnbreite erstreckenden Schlitzdüse,
aus der der Vorhang zwar ebenfalls von oben nach unten im wesentlichen
der Schwerkraft folgend abgegeben wird, aber die Mediumszuführung
ist gegenüber der Gleitschichtdüse anders, denn
die Zuführung verläuft von oben nach unten. Die
Auftragsmediumskammer ist hierbei oberhalb der Schlitzdüse
angeordnet, wohingegen bei der Gleitschichtdüse sich die
wenigstens eine Auftragsmediumskammer unterhalb der von ihr beaufschlagten
Schlitzdüse befindet.
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Ein
derartiges Auftragswerk ist beispielsweise aus der
DE 100 12 345 A1 bekannt,
welches neuerdings auch als ”Top-feed-die” bezeichnet
wird.
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Zur
Vermeidung des schon angesprochenen Teekanneneffektes ist hier eine
Beeinflussung der Relativanordnung zwischen Auftragskopf und dem laufenden
Untergrund vorgesehen.
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Außerdem
ist hierbei offenbart worden, dass die Austrittsrichtung des Auftragsmediums-Vorhangs aus
der Abgabedüse mit einer Vertikalen in einem Winkel von
zwischen 0° und ca. 20° einschließt,
wobei die Schwenkrichtung des Auftragswerkes um eine im Wesentlichen
horizontal verlaufende Achse derart gewählt ist, dass sich
der Winkel zwischen dem frei fallenden Auftragsmediums-Vorhang und
einer Außenfläche einer längeren Düsenlippe
des von oben nach unten sich erstreckenden Abgabeschlitzes vergrößert.
Die Schwenkrichtung ist bei dieser Art Auftragswerk entgegengesetzt
zur Laufrichtung es Untergrundes.
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Diese
konstruktive Anordnung und Schwenkbewegung des Schlitzdüsen-Auftragswerkes
ist nicht übertragbar auf eine Ausführung des Auftragswerkes
in Form einer Gleitschichtdüse.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Vorhang-Auftragswerk in Form
einer so genannten Gleitschichtdüse anzugeben, bei dem
bzw. bei der der unerwünschte Teekanneneffekt vermeidbar,
zumindest aber reduzierbar ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird mit einem Vorhang-Auftragswerk mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass der Vorhang-Auftragskopf um eine horizontal verlaufende
Achse drehbar ist, wobei die Achse der Abrisskante entspricht, zumindest
sich aber in unmittelbarer Nähe befindet und wobei die
Drehrichtung gleichsinnig zur Laufrichtung des Untergrundes bzw. zu
einer Drehachse einer vorhandenen die Faserstoffbahn führenden
Walze verläuft.
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Der
Erfinder hat erkannt, dass der negative Teekanneneffekt umso stärker
ist,
- – je größer
die der Gleitschichtdüse zugeführte und innerhalb
der Düse von unten nach oben in Richtung der Gleitfläche
zu fördernden Menge an Auftragsmediums ist,
- – je höher die Durchflussgeschwindigkeit ist
und
- – je höher die Viskosität des Auftragsmediums
ist.
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Mit
der erfindungsgemäßen Schwenkmöglichkeit
der Gleitschichtdüse kann der unerwünschte Teekanneneffekt
vermieden werden, so dass der ein- oder mehrschichtige Vorhang nicht
oder zumindest kaum aus seiner vertikalen Fallrichtung auslenkt
und daher eine gleichmäßige Auftrefflinie des
oftmals mit einigen Metern sehr breiten Vorhangs erreichbar ist. Die
Auftreffposition ist daher sehr genau.
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Eine
Beeinträchtigung der Wirkung einer ebenfalls dem laufenden
Untergrund zugeordneten Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung
wird dadurch ebenfalls vermieden. Ebenso sind Abspritzungen und
Verschmutzungen vermeidbar.
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Es
wurde gefunden, dass es vorteilhaft ist, wenn der Vorhang-Auftragskopf
um einen Winkel α von ca. 100 bis 170°, vorzugsweise
110° – gemessen von einer an die Abrisskante angelegten
Vertikale und der Verlängerung der Nasenfläche
oder gemessen von einer an die Abrisskante angelegten Vertikale
und der Gleitfläche des Auftragskopfes – um die Achse
bzw., die Abrisskante drehbar ist.
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Die
besagte Nase mit ihrer Abrisskante kann spitzwinkelig oder aber
auch rechtwinkelig ausgebildet sein. Die Abrisskante, als Endpunkt
der Gleitfläche bzw. Nase, ist scharfkantig ausgebildet.
Der Begriff ”scharfkantig” soll auch ein beim
Herstellen der Düse erfolgtes Entgraten mit einschließen.
Bei dieser Formgebung tritt ebenfalls ein weit geringerer Teekanneneffekt
als bei beispielsweise abgerundeter oder flacher Kante ein.
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Sehr
vorteilhaft ist es, dass die Auftreffposition des auf dem laufenden
Untergrund auftreffenden ein- oder mehrschichtigen Vorhangs infolge
der erfindungsgemäßen Drehung des Auftragskopfes
einen gewünschten Abstand zu einer zulaufseitig angeordneten
bzw. dem laufenden Untergrund zugeordneten Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung
eingehalten werden kann. Als Abstand sind ca. 5 bis 60 mm vorgesehen.
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Im Übrigen
ist der Vorhang-Auftragskopf über an sich bekannte Stelleinrichtungen,
wie Hydraulikzylinder, verschwenkbar. Dabei braucht der gewählte
Schwenkwinkel nur einmal eingestellt zu werden. Das Verstellen des
Winkel ist auch unter Betriebsbedingungen, also während
des Beschichtungsbetriebes und ohne Höhenverstellung vornehmen
zu müssen, möglich, was einen weiteren Vorteil der
Erfindung darstellt.
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Möglich
ist dabei außerdem, dass mit dem Vorhang-Auftragskopf auch
vorhandene Randführungen bzw. Randführelemente
oder Randführleisten zur beidseitigen Führung
des abgegebenen ein- oder mehrschichtigen Vorhangs mit bewegbar
sind. Aber auch unabhängige Verstellungen sind möglich.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst mit einem ersten
Verfahren, gemäß dem (siehe Anspruch 5) die Position
des Vorhang-Auftragskopfes mit seiner Abrisskante um eine horizontal
verlaufende Achse derart gedreht wird, dass der Vorhang in einer
gewünschten Auftreffposition auf dem laufenden Untergrund
bzw. der Faserstoffbahn auftrifft.
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Die
Position des Auftragskopfes kann vor dem Beschichtungsvorgang eingestellt
und fixiert werden. Das hat den Vorteil, dass im Beschichtungsbetrieb,
wo unter Umständen mit großen Durchflussmengen
des Auftragsmediums und/oder mit einer hohen Viskosität
des Mediums gefahren werden soll, ein unerwünschter Teekanneneffekt
von vornherein vermieden wird. Der Teekanneneffekt ist mediumsabhängig.
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Darüber
hinaus ist es möglich, dass die Position des Auftragskopfes
während des Beschichtungsvorgangs variiert und fixiert
wird. Diese Variierung ist zweckmäßig deshalb,
weil der Teekanneneffekt auch beim gleichen Medium nicht immer gleich
stark ausgeprägt ist.
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Die
Position des Auftragskopfes kann manuell verstellt werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird auch mit einem zweiten Verfahren gemäß Anspruch
9 gelöst. Erfindungsgemäß wird eine gewünschte
Auftreffposition des abgegebenen Vorhangs auf dem laufenden Untergrund
bzw. der Faserstoffbahn erreicht, indem eine Drehung des Auftragskopfes
vorgenommen wird und die Auftreffposition einen gewünschten
Abstand zu einer zulaufseitig angeordneten bzw. dem laufenden Untergrund
zugeordneten Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung eingehalten
wird und wobei eine Größe des Abstandes ca. 5
bis 60 mm beträgt.
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Wenn
nämlich der Abstand zu groß wird, baut sich eine
unzulässig große Luftgrenzschicht wieder auf,
die den Vorhang stört. Wenn der Abstand dagegen zu klein
ist, besteht die Gefahr, dass das Vorhangsmedium auf die Luftgrenzschichtentfernungseinrichtung
(sogenannter aircut) auftrifft.
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Dabei
kann es zweckmäßig sein, dass eine Nachregelung
dieses Abstandes vorgenommen wird.
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Diese
Nachregelung des Abstandes kann beispielsweise durch Bewegung der
vorhandenen Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung vorgenommen
werden.
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Die
Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung wird auf den Vorhang zu
oder vom Vorhang wegbewegt, je nach Auslenkung des Vorhangs. Vorzugsweise
handelt es sich bei der Bewegung der Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung
um eine Bewegung parallel zu Bahn, so dass der Abstand zwischen der
Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung und der bahn konstant bleibt.
Das Auftragswerk braucht in diesem Fall nicht gedreht zu werden.
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Alternierend
ist es auch möglich, die Nachregelung des Abstandes durch
Bewegung des Vorhang-Auftragskopfes vorzunehmen. Der Auftragskopf
kann dafür relativ einfach horizontal bewegt werden. Eine
Drehung des Kopfes ist hierbei nicht notwendig.
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Die
Nachregelung des Abstandes kann auch durch Drehung des Vorhang-Auftragskopfes
vorgenommen werden.
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Liegt
die Drehachse auf der Position der Abrisskante, so wird nur der
sogenannte Teekanneneffekt beeinflusst und der Abstand wird verändert.
Liegt die Drehachse an einer anderen Stelle, so wird dabei auch
die gesamte Position des Vorhangs verändert.
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Vorteilhaft
ist es, wenn während des Beschichtungsvorgangs eine Erfassung
der Position des Vorhangs bzw. seine Auslenkung von einer gedachten
Vertikalen mit Sensormitteln vorgenommen wird.
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Bei
automatischer Nachregelung ist mindestens ein Sensor erforderlich.
Die Auslenkung entspricht dabei im Wesentlichen der Ausprägung
des Teekanneneffektes. Es können aber auch andere Faktoren,
wie z. B. Luftströmungen, Einfluss auf die Auslenkung haben.
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Der
mindestens eine Sensor bzw. das Sensormittel kann ein handelsüblicher
Abstandssensor sein.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher
erläutert.
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Es
zeigt in schematischer Darstellung:
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1:
ein schematisch dargestelltes erfindungsgemäßes
Vorhang-Auftragswerk in Form einer Gleitschichtdüse im
Schnitt
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2a,2b, 2c:
verschiedene Varianten der Ausbildung der Nase der Gleitschichtdüse aus 1
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3:
zeigt die Drehung des Auftragskopfes bzw. der Gleitschichtdüse
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In
der 1 ist ein Vorhang-Auftragswerk 1 zur
Beschichtung einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn 2 mit
einem flüssigen bis pastösen Auftragsmedium M
im Streichbetrieb, d. h. in seiner Betriebsposition gezeigt.
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Das
Auftragswerk 1 ist maschinenbreit ausgeführt bzw.
an den zu beschichtenden laufenden Untergrund, der hier ein Faserstoffbahn 2 ist,
die direkt beschichtet werden soll, angepasst. Das Auftragswerk 1 weist
einen Auftragskopf 3 in Form einer Kaskaden- bzw. Gleitschichtdüse
für einen Mehrschichtauftrag auf.
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Für
jedes Auftragsmedium M ist eine eigene Auftragsmediumskammer 3.1 vorhanden.
Im Beispiel sind zwei Kammern 3.1 angedeutet. Diese befinden sich
im unteren Teil des Auftragskopfes 3. Von jeder Auftragsmediumskammer 3.1 zweigt
ein Zufuhrspalt 3.2 ab, der nach oben gerichtet an der
Oberfläche des Vorhang-Auftragskopfes 3 jeweils
in eine schlitzförmige Austrittsdüse 3.3 auf.
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Die
Gleitschichtdüse, d. h. der Vorhang-Auftragskopf 3 weist
an seiner Oberfläche auch eine nach unten hin geneigte
und gekrümmt ausgebildete Gleitfläche 3.4 auf,
die in einer nach unten gerichteten Nase 3.5 endet. Die
Nase 3.5 bzw. die Gleitfläche 3.4 geht
in eine scharfkantig und spitzwinklig ausgebildete Ablöse-
bzw. Abrisskante 3.6 über, die so wie die Nase
nah unten in Richtung der zu beschichtenden Faserstoffbahn 2 zeigt.
Von dieser Ablösekante 3.6, die auch maschinenbreit
ausgeführt ist so wie der gesamte Auftragskopf 3,
löst sich die sich vorher auf der Gleitfläche 3.4 gebildete
Auftragsmediumsschicht (bzw. übereinander gelegten Auftragsmediumsschichten
bei Mehrschichtauftrag) ab und bildet bzw. bilden einen ein- oder
mehrschichtigen Vorhang 4 aus. Der Vorhang 4 fällt
von der Ablösekante 3.6 aus im wesentlichen der
Schwerkraft folgend, auf die Faserstoffbahn 2 und trifft
in einer Auftreffposition P auf deren Oberfläche auf.
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Diese
Position sollte während der Beschichtung immer gleichbleibend
sein. Insbesondere soll auch ein Abstand a zwischen 5 und 60 mm
zu einer ebenfalls dem laufenden Untergrund bzw. der über eine
Stützwalze 5 laufenden Faserstoffbahn 2 zugeordneten
Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung 6 beibehalten werden.
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Beim
Vorhangbeschichten kommt es gewöhnlich zu einem unerwünschten
Teekanneneffekt, der den Vorhang 4 in unerwünschter
Weise auslenkt. Dieses Auslenken des Vorhangs 4 ist strichpunktiert eingezeichnet
und mit Auftreffposition P' und Vorhang 4' angegeben.
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Deshalb
ist der Vorhang-Auftragskopf 3 um eine horizontal verlaufende
Achse A drehbar. Im Beispiel entspricht die Drehachse A der Abriss-
bzw. Ablösekante 3.6, wobei die Achse A parallel
zu einer Drehachse D einer vorhandenen die Faserstoffbahn 2 führenden
Walze 5 verläuft.
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Man
hat herausgefunden, dass eine Drehung des Auftragskopfes 3 um
einen Winkel β von ca. 10 bis 80, vorzugsweise 30° um
die Achse A bzw. die Abrisskante 3.6 oder aber ein Winkel α am
geeignetsten ist, um den angesprochenen unerwünschten Teekanneneffekt
zu vermeiden. Der besagte Dreh- bzw. Schwenkwinkel α zwischen
100 und 170° ist gemessen zwischen der Gleitfläche 3.4 des
Auftragskopfes 3 und einer an die Abrisskante 3.6 angelegten,
gedachten Vertikalen V.
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In
den folgenden 2a, 2b, 2c sind
verschiedene Varianten der Ausbildung der von der Gleitfläche 3.4 ausgehende
Nase 3.5 dargestellt, die in der scharfkantigen Abrisskante 3.6 endet.
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2a zeigt
einen Nasenansatz mit spitzwinkeliger Ausbildung. Die untere Nasenfläche 3.5.1 ist
schräg ausgeführt in einem Winkel β zwischen
30 und 70° zu einer gedachten Horizontalen.
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2b zeigt
eine rechtwinkelig ausgebildete Nase 3.5.
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2c zeigt
ebenfalls eine spitzwinklige Nase 3.5. Eine an die Abrisskante 3.6 angelegte
Vertikale schließt mit der schrägen Nasenfläche
ebenso, wie bei 2a ein Winkel δ zwischen
100 und 170° ein. Der Winkel μ zwischen Nasenfläche
und einer an die Gleitfläche 3.4 angelegten Tangente
T beträgt ca. 30 bis 90°.
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3 zeigt
die Drehung des Auftragskopfes 3 um die Abrisskante 3.6,
wobei Drehwinkel β ca. 10 bis 80° und Drehwinkel δ wie
bei den 2a–d 100 bis 170° beträgt.
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- 1
- Vorhang-Auftragswerk
- 2
- Faserstoffbahn
- 3
- Auftragskopf
- 3.1
- Auftragsmediumskammer
- 3.2
- Zufuhrspalt
- 3.3
- Austrittsdüse
- 3.4
- Gleitfläche
- 3.5
- Nase
- 3.5.1
- untere
Nasenfläche
- 3.6
- Abrisskante
- 4,
4'
- Vorhang
- 5
- Stützwalze
- 6
- Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung
- a
- Abstand
- A
- Drehachse
- D
- Drehrichtung
- L
- Laufrichtung
- H
- Horizontale
- M
- Auftragsmedium
- P,
P'
- Auftreffposition
- T
- Tangente
- V
- Vertikale
- α
- Schwenkwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 03/049871 [0002]
- - EP 1255615 A1 [0003]
- - DE 102005041649 A1 [0004]
- - DE 102006036448 A1 [0004]
- - DE 10012345 A1 [0006]