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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen
bis pastösen Auftragsmediums, wie Leim, Stärke
oder Streichfarbe auf mindestens eine Seite einer laufenden Papier-,
Karton- oder anderen Faserstoffbahn, aufweisend wenigstens ein drehendes Übertragselement,
beispielsweise Auftragswalze oder umlaufendes Endlosband, dem ein
Auftragsaggregat zugeordnet ist, wobei das Übertragselement
das mit dem Auftragsaggregat auf seine Oberfläche aufgebrachte
Auftragsmedium in einem nachgeordneten Pressspalt an die betreffende Seite
der Faserstoffbahn überträgt.
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Eine
gattungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise
aus der
EP A1-0608
206 bekannt. Diese Auftragsform wird als Filmpress- bzw.
Leimpress-Auftrag oder auch als indirektes Auftragen bezeichnet.
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Ein
Nachteil dieser Auftragsart ist, dass die bereits vor dem Beschichten,
Leimen oder Pigmentieren vorhandene trockene oder weitgehend getrocknete
Faserstoffbahn rückbefeuchtet wird, weil über
das insbesondere flüssige Auftragsmedium Wasser in die
Bahn eingetragen wird. Man hat deshalb versucht den Feststoffgehalt
des Auftragsmediums zu erhöhen. Dabei steigt allerdings
die Viskosität des Mediums an, wodurch der indirekte Auftrag
an sich erschwert wird. Denkbar wäre deshalb bei höheren
Auftragstemperaturen zu arbeiten. Die verwendeten Übertragselemente
bzw. Auftragswalzen weisen jedoch mit 1 bis 1,5 m große
Durchmesser auf, weshalb es zu einer Abkühlung der auf
die Oberfläche des Übertragselementes aufgebrachten
Mediumsschicht kommt, noch bevor der aufgetragene Film mit der Faserstoffbahn
in Kontakt kommt.
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Es
wird noch auf die
DE
A1-196 26 610 verwiesen. In dieser Druckschrift ist unter
anderem ein indirekter Auftrag beschrieben, wobei zumindest an der
Auftragsstelle die andere Bahnseite, wo kein Auftrag stattfindet,
aufgeheizt (oder auch gekühlt) wird. Ziel ist hier die
Vermeidung einer Durchdringung des flüssigen oder pastösen
Mediums durch die Materialbahn. Die Heizung der einen Bahnseite
erfolgt hierbei vom Inneren einer Gegenfläche aus, die
mit dem Übertragselement (Auftragswalze) den schon beschriebenen
Pressspalt bildet. Im Pressspalt, durch den die Faserstoff- bzw.
Materialbahn läuft, empfängt sie das Auftragsmedium
vom Übertragselement.
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Nachteilig
ist die Zufuhr der Heizenergie von innen nach außen, wobei
der Walzenbezug bei der hier vorgesehenen Auftragswalze wie eine
Isolierung wirkt und dadurch sehr hohe Temperaturen gewählt werden
müssen, wodurch hohe Energiekosten notwendig sind.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung eine Auftragsvorrichtung zum indirekten
Auftrag anzugeben, bei der die Nachteile des Standes der Technik
nicht oder zumindest weit weniger auftreten.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen der Ansprüche
1, 2 und 3 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß gemäß der
ersten Erfindung ist vorgesehen, dass dem mindestens einen Übertragselement
wenigstens ein Heizelement zugeordnet ist, wobei das Heizelement – in
Drehrichtung des Übertragselementes gesehen – dem
Auftragsaggregat nachgeordnet ist. Dabei wirkt das Heizelement von
außen auf das Übertragselement bzw. auf den Außenumfang
einer als Übertragselement vorgesehenen Auftragswalze,
d. h. auf das dort aufgebrachte Auftragsmedium ein.
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Das
Heizelement führt dem Auftragsmedium Energie zu, wodurch
die Temperatur des Auftragsmediums erhöht bzw. wird erhöht
gehalten werden kann und das Auftragsmedium dadurch mit optimaler,
niedriger Viskosität im Pressnip (Pressspalt) an die Faserstoffbahn übergeben
werden kann. Die Verarbeitbarkeit des Auftragsmediums ist dadurch
sehr gut, ebenfalls seine Penetrationseigenschaften.
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Das
Heizelement erzeugt Betriebstemperaturen im Bereich von 75–97°C.
Der Feststoffgehalt des Auftragsmediums kann dadurch erhöht
werden. Beispielsweise können bei einem Einsatz von Stärke im
Auftragsmedium anstelle der derzeit üblichen 10–20%
nun Feststoffgehalte von 20 bis 40%, insbesondere 25 bis 35%m verwendet
werden. Dadurch ergeben sich folgende Vorteile:
- 1.
die Faserstoffbahn weniger als bisher rückbefeuchtet und
dadurch auch weniger geschwächt wird.
- 2. es sind weniger Bahnabrisse zu verzeichnen und
- 3. zusätzliche Energie zur Trocknung der beschichteten
bzw. oberflächengeleimten bzw. gestärkten Faserstoffbahn
wird gespart.
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Das
Heizelement kann auf verschiedene Art und Weise ausgebildet sein.
Sehr zweckmäßig und wirkungsvoll ist der Einsatz
von Infrarotstrahlern, die gas- oder elektrisch beheizbar sind.
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Diese
Heizelemente sind so ausgestaltet, dass sie beispielsweise mit einem
Hydraulikelement kurzfristig in eine Warteposition gefahren werden können,
um so im Leerlauf oder bei geöffnetem Pressspalt die empfindliche
Oberfläche des Übertragselementes (Auftragswalze
oder umlaufendes Endlosband) nicht zu beschädigen.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls gelöst, indem dem
mindestens einen Übertragselement ein Isolierelement zugeordnet
ist. Das Isolierelement – in Drehrichtung des Übertragselementes
gesehen – ist dem Auftragsaggregat nachgeordnet. Vorteilhafterweise
sitzt es relativ nah, d. h. in einem Abstand von ca. 1–20
mm über der Oberfläche des Übertragselementes.
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Das
Isolierelement bildet dabei eine Teilabdeckung des Übertragselementes
bzw. der verwendeten Auftragswalze zwischen Auftragsaggregat und dem
Pressspalt. Der auf das Übertragselement aufgebrachte Film
des Auftragsmediums wird dadurch vor dem Auskühlen bewahrt.
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Gemäß einer
dritten Lösung wird ebenfalls die Aufgabe der Erfindung
gelöst. Hierbei eine kombinierte Anordnung von Elementen
vorgesehen.
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Erfindungsgemäß ist
dem mindestens einen Übertragselement mindestens ein Heizelement
zugeordnet, wobei das Heizelement – in Drehrichtung des Übertragselementes
gesehen – dem Auftragsaggregat nachgeordnet ist und wobei
das Heizelement von außen auf das, auf die Oberfläche
des Übertragselementes aufgebrachte Auftragsmedium wirkt.
Außerdem ist dem mindestens einen Übertragselement auch
mindestens ein Isolierelement zugeordnet, wobei das Isolierelement – in
Drehrichtung des Übertragselementes gesehen – dem
Heizelement nachgeordnet ist.
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Diese
Lösung ist zwar kostenintensiver als die beiden vorherigen
Lösungen, aber hinsichtlich ihrer Wirkung effektiver.
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Das
Isolierelement bildet dabei eine Teilabdeckung des Übertragselementes
(bzw. einer verwendeten Auftragswalze und einer Gegenfläche) zwischen
Heizelement und Pressspalt. Der auf das Übertragselement
aufgebrachte Film des Auftragsmediums wird dadurch noch besser vor
dem Auskühlen bewahrt.
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Zusätzlich
sorgt die heiße Luft resultierend vom Heizelement dafür,
dass Luftgrenzschichten, die mit dem Übertragselement,
seiner Gegenfläche und der Faserstoffbahn in Richtung des
Pressspaltes dringen, verdrängt werden und nicht in den
Pressspalt (Nip) gezogen werden. Dadurch verläuft der Auftragsprozess
ruhiger und die dann an die Faserstoffbahn abgegebene Auftragsschicht
ist gleichmäßiger.
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Von
Vorteil ist es, wenn das Isolierelement mit einem Material ausgekleidet
ist, welches einen niedrigen Wärmeleitwert aufweist.
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Für
alle drei Lösungen gilt:
- – Bei
einseitigem Auftrag ist nur ein einziges mit einer Gegenfläche
zusammenwirkendes bzw. Pressspalt bildendes Übertragselement
vorhanden.
- – Bei simultanen, beidseitigem Auftrag sind zwei gegengleich
angeordnete Übertragselemente vorhanden, die miteinander
den Pressspalt bilden. Hierbei ist wenigstens einem dieser Übertragselemente
das besagte Heizelement und/oder Isolierelement zugeordnet.
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Dabei
sind diesen Übertragselementen (das können wie
gesagt an sich bekannte Auftragswalzen oder an sich bekannte, umlaufende
Endlosbänder sein) entsprechend der jeweiligen erfindungsgemäßen
Lösung entweder das besagte Heizelement oder das besagte
Isolierelement oder die kombinierte Anordnung von Heiz- und Isolierelement
zugeordnet.
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Ein
solches einseitig oder beidseitig arbeitendes Auftragswerk wird
als Leim bzw. Filmpresse bezeichnet und vom Unternehmen der Anmelderin unter
der Bezeichnung SpeedSizer und SpeedCoater vertrieben.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher
erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
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1:
eine erfindungsgemäße Auftragseinrichtung (Filmpresse)
in schematisch dargestellter Seitenansicht
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2:
eine zweite Ausführungsvariante in schematisch dargestellter
Seitenansicht
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In
den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichem Bezugszeichen versehen.
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In
der 1 ist eine Filmpresse als Auftragsvorrichtung 1 zur
indirekten Beschichtung einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen
Faserstoffbahn 2 mit einem flüssigen bis pastösen
Auftragsmedium 3 gezeigt. Die Filmpresse 1 besteht
aus zwei miteinander einen Pressspalt (Nip) 4 bildenden,
in Pfeilrichtung R drehenden Übertragselementen 5a und 5b.
In den angegebenen Beispielen sind dafür jeweils Auftragswalzen
mit einem Walzenbezug aus Gummi oder Polyurethan vorgesehen. Zur
Beschichtung mit dem Auftragsmedium 3 (Leim, Stärke
oder eine Streichfarbe) ist jedem Übertragselement bzw.
jeder Auftragswalze 5a, 5b ein Auftragsaggregat 6a bzw. 6b zugeordnet,
welche das Auftragsmedium 3 auf die Oberfläche 5a1 und 5b1 der
jeweiligen Auftragswalze 5a und 5b bzw. des Übertragselementes
aufbringt. Das Auftragsmedium 3 wird danach im Pressspalt 4 an
die jeweilige Bahnseite 2a und 2b der durch den Pressspalt 4 in
Laufrichtung L sich bewegenden Faserstoffbahn 2 übertragen.
Bei beidseitigem Auftrag auf die Bahnseiten 2a und 2b – wie
in 1 dargestellt – ist das Auftragsaggregat 6a gegen
die Auftragswalze 5a und das Auftragsaggregat 6b gegen die
Auftragswalze 5b angestellt. Dazu ist jeweils ein hydraulisch
arbeitendes Verstellorgan 7a und 7b, welches an
einem Tragkörper 8a und 8b befestigt
ist, vorhanden. Bei nur einseitigem Auftrag auf eine der beiden
Bahnseiten 2a oder 2b ist ein Auftragsaggregat
(6a oder 6b) vom Übertragselement bzw.
von der Auftragswalze (5a oder 5b) abgeschwenkt,
was allerdings hier nicht dargestellt ist.
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Damit
die Viskosität und damit die Penetrationseigenschaften
und die Verarbeitbarkeit des Auftragsmediums 3 beeinflusst
werden können, ist den beiden Übertragselementen 5a und 5b jeweils
ein Heizelement 9a und 9b zugeordnet. Dieses Heizelement 9a, 9b ist
jeweils in Drehrichtung R der Übertragselemente 5a bzw. 5b gesehen,
dem Auftragsaggregat 6a, 6b nachgeordnet. Das
Heizelement 9a, 9b wirkt von außen auf
das auf die Walzenoberfläche bzw. Oberfläche des Übertragselementes 5a1, 5b1 aufgebrachte
Auftragsmedium 3.
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Das
Heizelement 9a, 9b ist vorzugsweise ein Infrarotstrahler,
der gas- oder elektrisch beheizt ist und mit dem sich Betriebstemperaturen
im Bereich von 75–97°C erzeugen lassen.
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Die
Heizelemente 9a, 9b lassen sich mit je einem Hydraulikelement 10a bzw. 10b an
und abschwenken. In der abgeschwenkten Position wird bei einem Leerlauf
oder bei geöffnetem Pressspalt (beispielsweise in einer
Servicephase) die Oberfläche 5a1, 5b1 nicht
beschädigt.
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Den Übertragselementen
bzw. den Auftragswalzen 5a, 5b sind im gezeigten
Beispiel als kompakte und kombinierte Anordnung auch je ein Isolierelement 11a, 11b zugeordnet,
wobei das Isolierelement – in Drehrichtung R gesehen – dem
Heizelement 9a, 9b nachgeordnet ist.
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Mit
diesem Isolierelement wird die auf die Oberfläche 5a1, 5b1 aufgebrachte
Mediumsschicht vor dem Auskühlen bewahrt. Dazu ist das
Isolierelement 11a, 11b in einem Abstand von ca.
1–20 mm über der Oberfläche 5a1, 5b1 angeordnet.
Damit ist das Übertragselement 5a, 5b bis
hin zum Pressspalt 4 sozusagen überdacht.
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Um
die Isolierwirkung zu erhöhen, ist das Isolierelement 11a, 11b mit
einem Material ausgekleidet ist, welches einen niedrigen Wärmeleitwert
aufweist.
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Um
eine besonders einfache und kompakte Bauform erreichen zu können,
ist es sinnvoll, wenn das Hydraulikelement 10a, 10b für
das Heizelement 9a, 9b und das Isolierelement 11a, 11b jeweils
an ein und demselben Träger 12a, 12b befestigt
sind.
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In 2 ist
eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung
dargestellt.
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Die
in der Bahnlaufrichtung L in die Auftragsvorrichtung 1 einlaufende
Faserstoffbahn 2 wird zunächst an einer Breitstreckwalze 13 vorgestreckt
und läuft dann in den Pressspalt 4, der zwischen
den vorhandenen Auftragswalzen 5a und 5b als Übertragselemente
besteht. Wenigstens eine der Walzen 5a oder 5b ist
mit einem verstellbaren Antrieb 14 verbunden. Dieser wirkt
hier auf die Achse der Walze 5a, die hier die obere Walze
ist, um die obere Walze 5a von der unteren Walze 5b wegzubewegen,
d. h. den Pressspalt zu schließen oder zu öffnen
und den Liniendruck P im Pressspalt 4 einzustellen.
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Den
Pressspalt durchläuft auch ein Stützband 15,
welches die Faserstoffbahn 2 in einem horizontalen Abschnitt
stützt. Dieses Stützband ist als Endlosband ausgebildet
und läuft um die untere Walze 5b sowie um mehrere
Umlenkrollen 16. Eine mit mindestens einer der Umlenkrollen 16 gekoppelte Antriebs-
und Spanneinrichtung 17 kann eine weitere Umlenkrolle 18 verschieben
und damit das Stützband 15 spannen und durch Drehantrieb
einer der Umlenkrollen 16 zum Lauf in Umlaufrichtung U
antreiben.
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Den
beiden hier vorzugsweise vorgesehenen Auftragswalzen 5a und 5b ist
ebenso, wie in 1 bereits dargestellt und beschrieben,
je ein Auftragsaggregat 6a, 6b zugeordnet. Im
Unterschied zur 1 gelangt das Auftragsmedium 3,
welches vom unteren Auftragsaggregat 5b abgegeben wird,
auf das um die Walze 5b geschlungene Stützband 15, welches
damit zugleich als Auftragsband fungiert und von da aus das Auftragsmedium
an die untere Bahnseite 2b abgibt.
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Bei
dieser in 2 gezeigten Variante ist nur der
oberen Auftragswalze 5a das in 1 beschriebene
Heizelement 9a und auch das Isolierelement 11a zugeordnet.
Deren Erläuterung soll hier nicht wiederholt werden.
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Im
weiteren Laufweg der Faserstoffbahn 2 wird sie durch eine
Vortrockeneinheit 19 geführt, welche im gezeigten
Ausführungsbeispiel eine kontaktlos wirkende Einheit, beispielsweise
Luft und/oder Infrarottrockner sind. Nach dem Verlassen der Vortrockeneinheit 19 wird
die Faserstoffbahn 2 mit Hilfe einer Saugwalze 20 nach
oben gelenkt und einem ersten Trockenzylinder 21 einer
Trockenpartie 22 (Nachtrockeneinheit) zugeführt.
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Außerdem
ist in 2 in gestrichelten Linien ein alternativer Laufweg
des Stützbandes 15 gezeigt und ist deshalb mit 15' bezeichnet.
Die hier zusätzlich vorhandenen Umlenkrollen sind mit 16' bezeichnet. Das
Stützband 15' läuft hier nicht um die
untere Auftragswalze 5b und nicht durch den Pressspalt 4,
sondern nimmt die Faserstoffbahn 2 erst nach dem Pressspalt 4,
aber unmittelbar danach auf und transportiert die Bahn im weiteren
Verlauf gleich der vorstehend beschriebenen Variante. Bei dieser
Variante ist das Auswechseln des Bandes 15' einfacher als
bei der vorherigen Variante, wo das Stützband 15 um
die untere Auftragswalze 5b geschlungen ist und außerdem
noch als Auftragsband wirkt.
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Eingezeichnet
ist der Vollständigkeit halber noch ein Reinigungsschaber 23,
der das Stütz- bzw. Endlosband 15 bzw. 15' von
Verunreinigungen befreit.
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- 1
- Auftragswerk
- 2
- Faserstoffbahn
- 2a
- Oberseite
der Faserstoffbahn
- 2b
- Unterseite
der Faserstoffbahn
- 3
- Auftragsmedium
- 4
- Pressspalt
bzw. Nip
- 5a,
5b
- Übertragselement
- 5a1,
5b1
- Oberfläche
- 6a,
6b
- Auftragsaggregat
- 7a,
7b
- Verstellorgan
- 8a,
8b
- Tragkörper
- 9a,
9b
- Heizelement
- 10a,
10b
- Hydraulikelement
- 11a,
11b
- Isolierelement
- 12a,
12b
- Träger
- 13
- Breitstreckwalze
- 14
- Antrieb
- 15,
15'
- Stützband
- 16,
16'
- Umlenkrolle
- 17
- Antriebs-
und Spanneinrichtung
- 18
- Umlenkrolle
- 19
- Vortrockeneinheit
- 20
- Saugwalze
- 21
- Trockenzylinder
- 22
- Trockenpartie
- 23
- Reinigungsschaber
- L
- Laufrichtung
- P
- Liniendruck
- R
- Drehrichtung
- U
- Umlaufrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0608206
A1 [0002]
- - DE 19626610 A1 [0004]