DE102010029815A1

DE102010029815A1 - Verfahren und Vorrichtung zum ein- oder beidseitigen Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums in Form wenigstens eines Sprühstrahles

Info

Publication number: DE102010029815A1
Application number: DE201010029815
Authority: DE
Inventors: Christoph Henninger; Horst Kaipf
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2011-12-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum ein- oder beidseitigen Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums in Form wenigstens eines Sprühstrahles (2) auf eine laufende Oberfläche (3), wobei die laufende Oberfläche bei einem direkten Auftrag die Oberfläche einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn (3a) und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements (3b) ist, welches das Auftragsmedium an die Faserstoffbahn (3a) abgibt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein dem Sprühstrahl (2) zugrundeliegender fließender Auftragsmedium-Volumenstrom (5) einer Taktung von Ein- und Ausschaltzeit bzw. Fließ- und Unterbrechungszeit bzw. Sprühzeit und Nichtsprühzeit (t1–tn) unterworfen wird, wodurch eine veränderbare Auftragsmenge erreicht wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum ein- oder beidseitigen Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums in Form wenigstens eines Sprühstrahles auf eine laufende Oberfläche, wobei die laufende Oberfläche bei einem direkten Auftrag die Oberfläche einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements ist, welches das Auftragsmedium an die Faserstoffbahn abgibt. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung mit wenigstens einer Sprühdüse.
Sprühauftragsverfahren und Sprühvorrichtungen sind aus diversen Druckschriften bereits bekannt. Beispielsweise soll auf die DE 197 22 159-A1 verwiesen werden.
Ebenfalls ist aus der WO 00/55423-A1 bekannt, dass ein stärkehaltiges Auftragsmedium in der Pressenpartie einer Papier- oder Kartonmaschine direkt oder indirekt auf die Bahn aufgetragen wird. Als Mittel zum Auftragen des Mediums ist unter anderem auch ein Sprührohr vorgesehen.
Sprühvorrichtungen sind außerdem aus der WO 05/040497-A1 , der WO 01/02098-A1 , der DE 198 20 432-A1 , sowie der DE 103 26 763-A1 bekannt.
Mit all den bekannten Sprühauftragsverfahren und Sprühvorrichtungen ist der Auftrag des Auftragsmediums variierbar. Lediglich ist es möglich durch Veränderung des Druckes des Auftragsmediums bzw. des Sprühmediums die Auftragsmenge in einem eingeschränkten Rahmen zu verändern. Dadurch verändert sich aber das Sprühbild auf der zu beschichtenden Oberfläche, d. h. die Gleichmäßigkeit der Verteilung des Auftragsmediums und auch die Sprühbreite wird dabei in ungewolltem Maße verändert. Bei größeren Auftragsmengenänderungen müssen sogar die Sprühdüsen getauscht werden, um eine Anpassung an einen optimalen Durchfluss zu gewährleisten.
Bei pigmenthaltigen Streichmedien kommt es immer wieder zu Verkrustungen und Verstopfungen der Sprühdüsen. Außerdem kommt es oft zu Vernebelungen des Auftragsmediums, wodurch die Umgebung, insbesondere bahnführende Bauteile verschmutzt werden. Dies alles ist sehr nachteilig.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen und mit dem bzw. mit der insbesondere die Auftragsmenge von Streichmedien auf einfache Weise so veränderbar ist, dass eine gleichmäßige Auftragsschicht auf einem Basismaterial aufgetragen und beibehalten werden kann. Außerdem sollen Verschmutzungen und Verstopfungen der auftragenden Vorrichtung weitestgehend vermieden werden.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren, welches das Sprühen von einem Auftragsmedium beinhaltet, gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein dem wenigstens einen Sprühstrahl zugrundeliegender fließender Auftragsmedium-Volumenstrom einer Taktung von Ein- und Ausschaltzeiten bzw. Fließ- und Unterbrechungszeiten, besser gesagt: Sprühzeiten und Nichtsprühzeiten unterworfen wird. Dadurch wird eine Auftragsmengeneinstellbarkeit bzw. eine veränderbare Auftragsmenge erreicht. Diese Veränderung der Auftragsmenge ist einem großen Bereich möglich. Vor allem ist dabei von Vorteil, dass stets eine optimierte Menge an Auftragsmedium, was genau die erforderliche Menge für den betreffenden Anwendungsfall bedeutet, zur Verfügung gestellt werden kann. Es lassen sich damit beliebige Faserstoffbahnsorten, z. B. beliebige Papier- und Kartonsorten gut und vor allem gleichmäßig beschichten. Der Sprühstrahl ist nunmehr stets homogen, ebenfalls die Sprühbreite und auch die Tröpfchengröße des Sprühstrahls. Vorteilhaft ist auch, dass ein Materialüberschuss und eine Vernebelung des Auftragsmediums verhindert werden kann, wodurch benachbarte Maschinenteile sauber gehalten werden, aber auch die Faserstoffbahn bzw. das zu beschichtende Basismaterial werden nicht beeinträchtigt. Die Auftragsmenge lässt sich selbst dann konstant halten, wenn sich die Geschwindigkeit der zu beschichtenden Oberfläche ändert, oder wenn ein Düsenverschleiß oder auch Druckänderungen (bedingt durch ein anderes Auftragsmedium) im Zuführsystem des Auftragsmediums eintreten. Vorteilhaft ist auch, dass aufgrund der möglichen Taktung nun größere, d. h. größer dimensionierte Sprühdüsen eingesetzt werden können und dadurch die Gefahr von Verschmutzungen und Verstopfungen, die bei kleinen Düsen ja häufig eintreten, geringer wird.
Im Rahmen der Erfindung ist eine Sprühzeit und Nichtsprühzeit (d. h. Einschaltzeit- und Ausschaltzeit) mit einer sehr schnellen Taktung, die minimal 1 ms beträgt, bzw. im Bereich von 1000 Hz liegt, vorgesehen.
Die Einschaltdauer lässt sich im Rahmen der Erfindung von extrem kurz (also mindestens 1 ms) auf unendlich, d. h. bis hin zum Dauerbetrieb variieren.
Die Ein- und Ausschaltzeiten können unterschiedlich eingestellt werden. Dadurch ergibt sich eine Veränderung der Auftragsmenge.
Vorteilhaft ist auch eine Veränderung der Zykluszeit, d. h. in der ein vollständiger Durchgang mit einer Einschaltdauer und einer Ausschaltdauer ablauft. Damit erreicht man eine optimale Flüssigkeitsverteilung in Abhängigkeit des verwendeten Mediums. Die verwendeten Medien können nämlich unterschiedliche Fließeigenschaften bzw. Viskositäten aufweisen.
Die Auftragsmenge kann im Übrigen in einem Bereich zwischen 1 und 50 ml/m² variiert werden.
Das sozusagen ”schnelltaktend” gesteuerte Auftragsmedium kann ein Gemisch aus Wasser und Polymeren, wie Stärke, Latex, Polyvinylalkohol usw. oder auch Streichfarbe in Form eines Gemisches aus Wasser, Pigmenten und Polymeren sein.
Die beschriebene Einstellbarkeit der Auftragsmenge kann besonders vorteilhaft durch Steuerung oder eine Regelung erreicht werden. Das besagte Auftragsmedium kann auf verschiedene an sich bekannte Weise aufgetragen werden. Beispielsweise kann es in Form eines direkten 1:1-Auftrages, also in der genau erforderlichen Menge, die auf der Oberfläche verbleiben soll, auf die laufende Oberfläche aufgebracht werden. Gewünschtenfalls kann anschließend mit einem Dosierelement ein nachträgliches Verreiben der aufgebrachten Schicht zur Vergleichmäßigung erfolgen. Aber auch mit Überschuss an Auftragsmedium kann gearbeitet werden. Der Überschussauftrag kann beispielsweise in Form eines Sumpfauftrages erfolgen. Zur nachträglichen Abrakelung oder Vergleichmäßigung der aufgebrachten Strichschicht dienen profilierte oder glatte, zylindrische, drehbare Rakelstäbe oder feststehende nachgiebig anordenbare Rakelleisten oder Rakelklingen.
Gewünschtenfalls kann das Auftragsmedium bereits auf die noch nasse Faserstoffbahn, also im Nassteil einer Papier- oder Kartonbahn-Herstellungsmaschine aufgebracht werden. Genauso möglich ist es, das Auftragsmedium nach dem Trocknen der Faserstoffbahn- also nach einer Trockenpartie der Maschine aufzubringen. Der Auftrag auf die Faserstoffbahn kann im freien Zug erfolgen. Es kann aber auch vorgesehen sein, den Auftrag auf eine Sieb- oder Band- oder Filz- oder Stahlbandgestützte Bahn, oder auf eine über eine Walze laufende Bahn, vorzunehmen.
Beim Auftragen kann der Volumenstrom eine Dämpfung erfahren.
Der erfindungsgemäße Sprühauftrag kann im Übrigen auch mehrfach nacheinander mit oder ohne Zwischentrocknung erfolgen.
Zweckmäßig ist es, wenn man den Sprühabstand zwischen der wenigstens einen Sprühdüse und laufender Oberfläche und/oder den Auftreffwinkel des wenigstens einen Strahles auf die laufende Oberfläche manuell einstellt oder diesen automatisch regelt. Damit ist man hinsichtlich des betreffenden Anwendungsfalls sehr flexibel.
Der Sprühabstand kann auf einfache Weise verändert werden, indem das ganze Sprührohr, das mit der wenigstens einen Sprühdüse ausgestattet ist, weg von der zu beschichtenden Oberfläche oder zu ihr hin bewegt wird.
Sehr vorteilhaft ist es für das Auftragsverfahren, wenn eine Entfernung von mit der laufenden Oberfläche mitgeführter Luftgrenzschicht unmittelbar vor dem Sprühauftrag vorgenommen wird. Der Sprühauftrag kann dadurch noch gleichmäßiger erfolgen, ohne dass Blasen in der Auftragsschicht entstehen. Die Luftgrenzschicht kann durch berührende oder nichtberührende Schaber oder auch durch Absaugung oder Abblasung entfernt werden. Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Hauben um die Sprühdüse oder um eine Reihe an Sprühdüsen, wodurch eine Absaugung beispielsweise noch optimaler erfolgen kann.
Bevorzugt ist an eine Regelung des Volumenstromes gedacht, was wie folgt vorgenommen wird:
Mit einem Messrahmen der Herstellungs- oder Veredelungsmaschine wird zunächst das Flächengewicht vor und nach dem Sprühauftrag gemessen. Eine Differenzbildungseinheit ermittelt daraus das tatsächliche Auftragsgewicht. Dieses Auftragsgewicht wird an eine Regelungseinheit für den Sprühauftrag gegeben. Verändert sich das Auftragsgewicht, werden die Ein- und Ausschaltzeiten bzw. Sprühzeiten und Nichtsprühzeiten so verändert, dass sich der Sollwert des Auftraggewichts wieder einstellt.
Die gewünschte Auftragsmenge kann dadurch konstant gehalten werden oder es können auch bewusste Auftragsmengenänderungen bei Produktwechsel oder beispielsweise Anfahrvorgängen des Beschichtungsprozesses vorgenommen werden.
Es versteht sich, dass einfache Schaltvorgänge ohne Regelung von der Erfindung mit erfasst sind.
Die erfindungsgemäße schnelle Taktung von Ein- und Ausschaltzeiten bzw. Fließ- und Unterbrechungszeiten des Volumenstromes bzw. Sprühstrahls ist im Übrigen kombinierbar mit einer aus den Stand der Technik bekannten Variation des Druckes des von der Sprühdüse abzugebenden Auftragsmediums.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst mit einer Vorrichtung gemäß der Merkmale des Anspruchs 10. Erfindungsgemäß ist hiernach vorgesehen, dass innerhalb der Sprühdüse zur Bildung des Sprühstrahls aus einem zugeführtem, fließenden Auftragsmedium-Volumenstrom ein Ventil bzw. Regelorgan vorhanden ist, mit welchem eine Taktung von Ein- und Ausschaltzeiten der Sprühdüse bzw. Fließ- und Unterbrechungszeiten des Volumenstroms bzw. Sprühstrahls und damit eine veränderbare bzw. Einstellbarkeit der Auftragsmenge erreichbar ist. Bevorzugt ist an eine Regelung der Ein- und Ausschaltzeiten der Sprühdüse gedacht.
Die Vorteile der Vorrichtung sind neben einem sehr einfachen, unkomplizierten Aufbau prinzipiell dieselben, die schon beim Verfahren beschrieben wurden. Deshalb sollen diese hier nicht wiederholt werden.
Die Vorrichtung kann zweckmäßig ausgebildet sein, indem die zugehörige Sprühdüse als an sich bekannte Ein- oder Zweistoffdüse ausgeführt ist. Bei der Zweistoffdüse ist daran gedacht, wenigstens ein Befeuchtungsmittel zuzugeben. Damit erreicht man, dass eine vorzeitige Trocknung der Sprühtropfen, Ablagerungen und Verstopfungen insbesondere am Austrittsquerschnitt der Düse vermieden wird. Als Befeuchtungsmittel kann Gas, Dampf bzw. Sattdampf oder ein Fluid in Form von Flüssigkeiten, wie Frischwasser oder Gemischen oder auch ein aus der Herstellungsmaschine abgezweigtes Kondensat Verwendung finden.
Sehr zweckmäßig lässt sich die Vorrichtung ausbilden, indem mehrere in Reihe angeordnete Sprühdüsen vorhanden sind. Das bedeutet, dass die mehreren oder eine Vielzahl Düsen eine Düsenreihe in Maschinenquerrichtung bilden, wobei die Düsen vorzugsweise den gleichen Abstand zueinander haben. Aufgrund der Mehr- bzw. Vielzahl an Düsen hat man die Möglichkeit die ganze Bahnbreite abzudecken und außerdem in Querrichtung der Maschine bzw. der laufenden Oberfläche je nach Anforderung verschieden große Volumenströme getaktet abzugeben.
Eine besonders einfach herzustellende und leicht handhabbare Vorrichtung ergibt sich, wenn eine Mehrzahl an Sprühdüsen auf einem Träger angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist ein über die Breite der zu beschichtenden Oberfläche reichendes Sprührohr, wodurch die Düsen sich schneller ein- und ausbauen Fassen und auch wie schon beschrieben, sich der Düsenabstand zur laufenden Oberfläche einfacher verändern lässt. Die Düsen können dabei eingeschraubt, geklemmt, geklebt eingeschweißt, eingelötet usw., aber auch einstückig mit dem Sprührohr verbunden sein.
Zweckmäßig ist eine Ausbildung, bei der pro Auftragsseite (der Auftrag kann ja ein- oder auch beidseitig erfolgen) vorzugsweise zwei oder mehr Sprührohre im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, wovon wenigstens eines in Betriebsstellung und wenigstens eines in Wartestellung bringbar ist. Das heißt, es könnte nur eines in Betrieb sein und alle anderen in Warte- bzw. Reinigungsstellung sich befinden. Damit ist es möglich, dass trotz laufender Produktion Wartungsarbeiten oder Reinigungsarbeiten durchgeführt werden. Es könnte aber auch mehr als ein Sprührohr in Betrieb sein, wobei die einzelnen Düsenstrahlen versetzt zueinander wirken können. Das Sprührohr mit den Sprühdüsen kann wechselseitig aktivierbar sein. Vorzugsweise ist die Düsenanordnung so getroffen, dass die einzelnen Düsen sich über die Maschinenbreite hinweg in ihrer Wirkbreite ergänzen. Damit erreicht man eine vollständige Abdeckung des Auftragsmediums auf der Faserstoffbahn.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn eine Luftgrenzschichtentfernungseinrichtung zur Entfernung von mit der laufenden Oberfläche mitgeführter Luftgrenzschicht unmittelbar vor einer Sprühdüse, oder bei Ausführungen mit Sprührohr, unmittelbar vor diesem angeordnet ist. Eine solche Entfernungseinrichtung kann als Schaber, der die laufende Oberfläche berührt oder auch nicht berührt, oder auch als Absaugeinrichtung oder Blaseinrichtung oder als Kombinationen davon, ausgebildet sein. Eine derartige Luftgrenzschichtentfernungseinrichtung ist bereits bekannt beim Einsatz vor so genannten Vorhang-Auftragsaggregaten, damit der abgegebene Auftragsmediumvorhang ungestört herab auf die Faserstoffbahn oder ein Übertragselement fallen und nicht abreißen kann. Die Erfinder haben aber erkannt, dass eine Luftgrenzschichtentfernungseinrichtung genauso sinnvoll beim Sprühauftrag ist, weil dadurch in überraschender Weise die Sprühstrahlen sehr homogen bleiben und die Sprühbreite sowie die Tröpfchengröße gleichgroß bleiben. Der Sprühauftrag ist dadurch besonders gleichmäßig, ohne dass Blasen in der Auftragsschicht entstehen.
Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang das Vorsehen von Hauben um die wenigstens eine Sprühdüse oder eine einzelne Haube um eine Reihe von Sprühdüsen, wodurch eine Absaugung der Luftgrenzschicht noch optimaler erfolgen kann.
Die Sprühdüse kann mit einer Reinigungsnadel in ihrem Inneren bestückt sein. Damit lassen sich in Spülsequenzen oder auch bei einer kontinuierlichen Durchströmung mit geringen Wasser- oder anderen Mediumsmengen Verunreinigungen ausschleusen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich problemlos auch nachträglich in bestehende Maschinen einbauen.
Eine besondere Anwendungsmöglichkeit wird darin gesehen, dass damit herkömmliche Filmpressen mit Düsenauftragswerken (indirekter Auftrag) ersetzt werden können. Anstelle der Düsenauftragswerke werden nun erfindungsgemäße Sprühdüsen mit einer schnellen Taktung von Ein und Ausschaltzeiten bzw. Fließ- und Unterbrechungszeiten des Volumenstroms bzw. Sprühstrahls eingesetzt.
Der Auftrag kann wie schon beschrieben, indirekt auf ein Übertragselement, insbesondere Auftragswalze erfolgen, wonach sich eine Übertragung des vordosierten Films in einem Pressnip auf die Faserstoffbahn anschließt.
Der Auftrag kann aber schon exakt vordosiert sein und danach mit üblichen Dosierelementen, wie Rakelstab, Rakelklinge anschließend vergleichmäßigt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen in schematischer Darstellung:
1: eine erfindungsgemäße Sprühdüse zum ein- oder beidseitigen Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums in Form wenigstens eines Sprühstrahles auf eine laufende Oberfläche im Schnitt, die das Wirkprinzip einer Auftragsmengenregulierung zeigt;
2: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit Sprührohr und Sprühdüsen;
3: eine erste Anordnungsvariante der wenigstens einen Sprühdüse gem. 1 und der Vorrichtung gem. 2 im Nassteil einer Papier- oder Kartonherstellungsmaschine
4: eine zweite Anordnungsvariante der wenigstens einen Sprühdüse gem. 1 und der Vorrichtung gem. 2, ebenfalls im Nassteil einer Papier- oder Kartonherstellungsmaschine
5: eine dritte Anordnungsvariante der wenigstens einen Sprühdüse gem. 1 und der Vorrichtung gem. 2 für direkten Auftrag
6: eine weitere Anordnungsvariante der wenigstens einen Sprühdüse gem. 1 und der Vorrichtung gem. 2 für direkten Auftrag
7: eine weitere Anordnungsvariante der wenigstens einen Sprühdüse gem. 1 und der Vorrichtung gem. 2 für indirekten Auftrag
8: eine weitere Anordnungsvariante der wenigstens einen Sprühdüse gem. 1 und der Vorrichtung gem. 2 für indirekten Auftrag
9: eine weitere Anordnungsvariante der wenigstens einen Sprühdüse gem. 1 und der Vorrichtung gem. 2 für indirekten Auftrag
10: eine weitere Anordnungsvariante der wenigstens einen Sprühdüse gem. 1 und der Vorrichtung gem. 2 für eine Kombination aus direktem und indirektem Auftrag
11: eine weitere Anordnungsvariante der wenigstens einen Sprühdüse gem. 1 und der Vorrichtung gem. 2 für indirekten Mehrfachauftrag nass in nass
12: eine weitere Anordnungsvariante der wenigstens einen Sprühdüse gem. 1 und der Vorrichtung gem. 2 für eine Kombination aus direktem und indirektem Mehrfachauftrag nass in nass
13: eine weitere Anordnungsvariante der wenigstens einen Sprühdüse gem. 1 und der Vorrichtung gem. 2 für direkten Mehrfachauftrag nass in nass
14: eine deutlichere Darstellung der Anordnungsvariante gemäß 7
15: eine deutlichere Darstellung der Anordnungsvariante gemäß 5, wobei hier die Faserstoffbahn über ein Stützelement geführt ist
16: eine weitere Anordnungsvariante der wenigstens einen Sprühdüse gem. 1 und der Vorrichtung gem. 2 für eine Leimpresse
17: ein Regelschema für den Volumenstrom
In den Figuren sind jeweils für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen vorgesehen.
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum ein- oder beidseitigen Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums in Form wenigstens eines Sprühstrahles 2 auf eine laufende Oberfläche 3 mit einer Sprühdüse 4 im Schnitt gezeigt. Unter der laufenden Oberfläche 3 soll folgendes verstanden werden: Bei einem direkten Auftrag bedeutet die Oberfläche 3 jene einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn 3a und bei indirektem Auftrag ist die Oberfläche eines Übertragselements 3b zu verstehen, welches das Auftragsmedium an die Faserstoffbahn 3a später abgibt. Innerhalb der Sprühdüse 4 ist zur Bildung des Sprühstrahls 2 aus einem zugeführtem, fließenden Auftragsmedium-Volumenstrom 5 ein Regelorgan 6 vorhanden. Mit diesem Regelorgan 6 wird eine Taktung von Ein- und Ausschaltzeiten der Sprühdüse 4 bzw. Fließ- und Unterbrechungszeiten t1 bis tn – im Beispiel sind vier Schaltzyklen t1 bis t4 gezeigt – vorgenommen. Die einzelnen Taktungen bedeuten wie angegeben, zu bzw. ein (t1; t3) und auf bzw. ein (t2, t4). Im angegebenen Beispiel ist eine Einstoffdüse gezeigt. Als Ein- und Ausschaltzeit t1, t2, t3, t4, tn ist für eine sehr schnelle Taktung bzw. Schaltzyklus ca. 5 ms vorgesehen. Der Schaltzyklus kann kontinuierlich eingestellt sein.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 1, wobei mehrere Sprühdüsen 4 aus 1 in ein maschinenbreites Sprührohr 7 eingelassen sind, wodurch die Sprühstrahlen 2 insgesamt auf der hier nicht mitgezeichneten laufenden Oberfläche 3 eine gleichmäßig abdeckende Auftragsschicht erzeugen.
3 zeigt eine erste Anordnungsvariante der wenigstens einen Sprühdüse gem. 1 und der Vorrichtung gem. 2 im Nassteil einer Papier- oder Kartonherstellungsmaschine, beispielsweise in der Siebpartie oder Pressenpartie. Wie zu sehen, erfolgt hier ein direkter Auftrag im freien Zug. Der Auftrag kann auch gestützt erfolgen, wobei die über Leitwalzen 8 geführte, noch nasse Faserstoffbahn 3a über ein Stützelement 9, wie einem Sieb oder einem Filz, der hier nur gestrichelt angedeutet ist, läuft. Die Laufrichtung ist mit einem Pfeil L angedeutet. Das in 2 dargestellte Sprührohr 7 mit Sprühdüsen 4 ist hier beidseitig der Faserstoffbahn 3a angeordnet, könnte allerdings auch nur einer Bahnseite zugeordnet sein. Als Auftragsmedium wird dabei insbesondere Stärke verwendet, welches der Verfestigung des Faserstoffbahn dient.
4 zeigt eine zweite Anordnungsvariante der Vorrichtung 1 gem. 1 und der Vorrichtung gem. 2, ebenfalls im Nassteil bzw. der Pressenpartie einer Papier- oder Kartonherstellungsmaschine. Die Vorrichtung 1 bestehend aus Sprührohr 7 mit Sprühdüsen 4. Neben den Leitwalzen 8 sind hier Presswalzen 10, teils unbefilzt 10a, teils einseitig befilzt 10b und teils beidseitig der Faserstoffbahn 3a beidseitig befilzt, dargestellt. Ansonsten gilt für diese Variante die in 3 gemachten Angeben.
5 zeigt eine dritte Variante der Anordnung der Vorrichtung 1. Die Faserstoffbahn 3a, die hier schon getrocknet ist, läuft zunächst über eine Leitwalze 8 und wird im gezeigten Beispiel direkt beschichtet, was hier im freien Zug zwischen Leitwalze 8 und einem nachfolgenden Pressnip 11 erfolgt. Für den Auftrag werden ein oder mehrere Sprührohre 7 mit Sprühdüsen 4 verwendet, die gleichzeitig (stark gezogene Linien) oder auch abwechselnd (siehe die gestrichelten Linien) aktiv sind. Der dem Auftrag nachgeordnete Pressnip 11 wird von einander zugeordneten und wie die stark gezeichneten Pfeile zeigen, gegensinnig drehenden Walzen 12 gebildet. Diese Walzen pressen das zuvor aufgetragene Auftragsmedium, beispielsweise Streichfarbe in die Bahn ein. Dazu durchläuft die Faserstoffbahn 3a in Pfeilrichtung L den Pressnip 11. Anschließen läuft die Faserstoffbahn 3a über eine berührungslose Umlenkeinrichtung 13, die als Airturn bezeichnet wird. Die Faserstoffbahn kann auf einer unbeschichteten Seite auch über nicht mit dargestellte berührende Bahnelemente, wie Leitwalze oder Breitstreckwalze usw. laufen.
In 6 ist eine weitere Anordnungsvariante gezeigt. Mit Hilfe der Vorrichtung 1 bzw. hier zwei hintereinander angeordneten Sprührohren 7 mit jeweils mehreren Einzel-Sprühdüsen 4 erfolgt ebenfall wieder ein direkter Auftrag. Allerdings ist während des Auftrag die Bahn über eine Stützwalze 14 geführt und läuft anschließend über eine nachgeordnete größere Walze 15. Die Walze 15 fungiert dabei als Verreibeorgan zur Vergleichmäßigung der mit der Vorrichtung aufgebrachten Schicht. Dabei kann es Sinn machen, wenn die Verreibewalze 15 mit einer Differenzgeschwindigkeit zur Bahn oder zur Stützwalze 14 gefahren wird. Die Sprührohre 7 mit den Sprühdüsen 4 sind überdies in einer Haube 16 untergebracht, wodurch man die mit der schnelllaufenden Faserstoffbahn 3a einströmende Luftgrenzschicht LG in der Haube besser abziehen kann.
In 7 ist eine weitere Anordnungsvariante der Vorrichtung 1 dargestellt. Im Beispiel ist ein indirekter Auftrag vorgesehen. Dies geschieht mit einem Auftragswalzenpaar 17, bestehend aus einzelnen Auftragswalzen 17a und 17b, die miteinander einen Walzen- bzw. Pressnip 17c bilden, den die Faserstoffbahn 3a in Pfeilrichtung L durchläuft. Zwecks einseitigem Auftrag ist die Vorrichtung 1 bzw. das Sprührohr 7 mit Sprühdüse 4 der ersten Auftragswalze 17a zugeordnet und das auf die Walze 17a aufgebrachte Medium im Pressnip 17c wird anschließend an die eine Bahnseite übertragen. Die Auftragswalzen 17a und 17b rotieren gegensinnig, wie die Pfeile R angeben
In 8 ist eine zu 7 alternative Ausführung angegeben. Ebenfalls ist ein beidseitiger indirekter Auftrag vorgesehen, wobei aber die Faserstoffbahn 3ar mit aufwärtiger, vertikaler Bahnführung das Auftragswalzenpaar 17 durchläuft. Die frisch beschichtete Bahn wird wie bei 5 mittels berührungsloser Umlenkeinrichtung 13 umgelenkt, ohne dass die Auftragsschicht beschädigt wird. Wie in der Figur zu erkennen ist, sind zum Auftrag mehrere Vorrichtungen 1 vorgesehen. Diese sind sowohl für beidseitigem Auftrag in horizontaler Richtung, (9.00 Uhr-Position bei Auftragswalze 17a und 3.00 Uhr-Position bei Auftragswalze 17b), aber auch alternierend oder auch zusätzlich für Nass- in Nass-Auftrag (jeweils in etwa der 6.00 Uhr-Position, wie gestrichelt angedeutet ist) angeordnet. Zusätzlich sind jeder Auftragswalze Luftgrenzentfernungseinrichtungen 18 vorhanden, mit denen der Sprühstrahl vor schädlichen Lufteinflüssen, die den Strahl ab- oder auslenken können vorgesehen. Im Beispiel sind die Entfernungseinrichtungen nur den beiden vertikal wirkenden Sprühvorrichtungen 1 vorgeschaltet.
Eine sehr der 8 ähnelnde Ausführung zeigt 9. Im Unterschied zur 8 ist hier aber eine abwärts laufende Bahnführung dargestellt. Anstelle nur einem jeder Walze zugeordnetem Sprührohr 7 wie bei 8 sind in dieser Variante mehrere, d. h. zwei Stück für zwei parallele Sprühreihen übereinander angeordnet, wobei di übereinander horizontal gerichteten Sprühstrahlen 2 mittels Sprührohren 7 und Sprühdüsen 4 auf beide Walzen 17a und 17b aufgebracht werden. Dabei ist es möglich, entweder alle Vorrichtungen gleichzeitig, beispielsweise mit sich überlappenden Sprühstrahlen 2 wirken zu lassen, oder sie sind im Wechsel aktiv. Ebenfalls ist wieder je eine Luftgrenzschichtentfernungseinrichtung 18 sowie eine berührungslose Umlenkeinrichtung 13 vorhanden. Anstelle der berührungslosen Umlenkeinrichtung 13 könnte auch ein berührendes Bahnelement, wie Leitwalze oder Breitstreckwalze angeordnet sein, in Falle der nur einseitigen Beschichtung.
In 10 ist eine Kombination aus direktem und indirektem Auftrag dargestellt. Die einzelnen Aufträge sind der Reihenfolge nach mit Ziffern I, II, III angegeben, wobei mit I ein simultaner, direkter Auftrag auf die Faserstoffbahn 3a und mit II und III ein indirekter Auftrag, wie er in 9 angegeben ist, vorgenommen. Um Wiederholungen zu vermeiden, sollen an dieser Stelle hier keine weiteren Ausführungen erfolgen.
11 deutet einen so genannten indirektem Nass in Nass-Auftrag an. Die Vorrichtung gleicht prinzipiell jener Ausführung von 10, wobei hier die Mittel für einen Direktauftrag fehlen, aber dafür wieder die Mittel für indirekten Auftrag, wie in Richtung R rotierende Auftragswalzen 17a und 17b, Pressspalt 17c, den die abwärts laufende Faserstoffbahn durchläuft und dabei beidseitig eine doppelte Schicht an Auftragsmedium empfängt. Die Ausführung weist dafür übereinander angeordnete Sprühvorrichtungen 1, bestehend aus Sprührohren 7 mit jeweils mehreren Sprühdüsen 4 zum Aufbringen einer ersten Schicht A und einer darübergelegten zweiten Schicht B auf.
12 zeigt eine weitere Anordnungsvariante von Vorrichtungen 1 bzw. Sprührohren 7 mit Sprühdüsen 4. Bei dieser Variante ist eine Kombination bestehend aus direktem und indirektem Auftrag vorgesehen. Zuerst wird mit dem Auftragswalzenpaar 17 in indirekter Weise ein Auftragsmedium, wie in den vorherigen Figuren beschrieben aufgebracht. Im Beispiel handelt es sich hierbei um Stärke, die simultan auf beide Bahnseiten mit den Sprühvorrichtungen 1 aufgebracht wird. Anschließend erfolgt auf die mit Stärke versehene, nasse Bahn die Aufbringung von Streichfarbe in direkter Weise. Danach wird die Bahn 3a wieder mit einem berührungslos arbeitenden Umlenkelement 13 in eine andere Richtung geführt und weitertransportiert.
Aus 13 ist eine weitere Anordnungsvariante mit Leitwalze 8 und Umlenkeinrichtung für die beschichtete Faserstoffbahn 3a entnehmbar. Es sind wieder zwei übereinander angeordnete Vorrichtungen 1, bestehend aus den Sprührohren 7 und den Sprühdüsen 4 vorhanden, die direkt Streichfarbe an die Faserstoffbahn abgeben. Die gesamte Sprühvorrichtung ist wieder von einer Haube 16 umgeben. Innerhalb der Haube befinden sich auch Absaugeinrichtungen 18 für störende Luftgrenzschichten.
14 zeigt eine deutlichere Darstellung der Anordnungsvariante gemäß 7 für einen indirekten Auftrag. Als Auftragsaggregat dient wieder die in den vorherigen Figuren beschriebene Sprühvorrichtung 1 zum Aufbringen von Auftragsmedien in Form von Gemischen aus Wasser und Polymeren, wie Stärke, Latex, Polyvinylalkohol usw. oder von Streichfarbe in Form eines Gemisches aus Wasser, Pigmenten und Polymeren. Wie aus den Figur entnehmbar ist, ist ein der Sprühvorrichtung 1 ein an einem Tragbalken 19 mit einer Halterung befestigtes Rakelelement 20 nachgeordnet. Das Auftragsaggregat, d. h. die Sprühvorrichtung 1 und das Rakelelement 20 sind einer in Pfeilrichtung R rotierenden Auftragswalze 17a oder auch 17b zugeordnet. Die Sprühvorrichtung 1 trägt während des Auftragsvorganges das Auftragsmedium auf die Mantelfläche bzw. die laufende Oberfläche 3b der Auftragswalze auf. Anschließend, was hier nicht mit dargestellt ist, gibt diese Auftragswalze 17a bzw. 17b den Mediumsfilm an die ebenfalls nicht mit dargestellte Faserstoffbahn 3a ab. Das zumeist im Überschuss aufgebrachte Auftragsmedium gelangt beim Abrakeln mittels Rakelelement 20 in eine unterhalb der Auftragungsstelle 21 angeordnete Auffangwanne 22. das Auftragsmedium braucht in bestimmten Fällen auch nur egalisiert zu werden. Als Rakelelement 20 ist im Beispiel ein in einem Rakelbett 23 aufgenommener, rotierbarer glatter oder profiliert ausgebildeter Rakelstab 20a gezeigt. Allerdings könnte auch eine nicht dargestellte flexible Rakelklinge Einsatz finden. Zur Halterung des Rakelbetts 23 und zur Anpressung des Rakelbetts samt Rakelelement 20 an die Auftragswalze 17a bzw. 17b dienen jeweils ein Druckschlauch 24.
Im Gegensatz zur 14 zeigt 15 eine deutlichere Darstellung der Anordnungsvariante gemäß 5 für den direkten Auftrag, wobei die Ausführung im Wesentlichen jener von 14 entspricht und daher an dieser Stelle nicht wiederholt werden soll. Im Unterschied zur in 14 gezeigten indirekten Auftragsform wird hier die Faserstoffbahn 3a über ein Stützelement, das heißt Stützwalze 14 geführt.
Schließlich zeigt 16 eine weitere Anordnungsvariante der wenigstens einen Sprühdüse gem. 1 und der Vorrichtung gem. 2. In dieser Figur ist eine Leimpressenfahrweise dargestellt. Mit den Sprühvorrichtungen 1 wird im Überschuss Auftragsmedium, insbesondere Leim abgegeben, so dass sich ein Sumpf 25 zwischen den Auftragswalzen 17a und 17b bildet. Den Pressnip 17c und den Sumpf durchläuft nun die Faserstoffbahn in abwärtiger Richtung und wird dabei beidseitig simultan beschichtet.
Nachzutragen ist, dass die beschriebenen und gezeigten Auftragswalzen 17a und 17b einen gut benetzbaren Bezug aufweisen. Dieser Belag besteht vorzugsweise aus Gummi oder Polyurethan. Die mit der wenigstens einen Sprühvorrichtung 1 aufgebrachten Auftragsmengen können mit Hilfe der schnellen Taktung von Ein- und Ausschaltzeiten bzw. Fließ- und Unterbrechungszeiten des Volumenstromes bzw. Sprühstrahls 2 im Bereich zwischen 1 und 50 ml/m² eingestellt werden.
In 17 ist schließlich ein Regelkreis zur Regelung der Auftragsmenge dargestellt.
Mit einem Messrahmen bzw. Scanner 26 wird das Flächengewicht der in Richtung L laufenden Faserstoffbahn 3a sowohl vor dem Sprühauftrag mit der Sprühdüse 4, als auch nach diesem Auftrag erfasst und an eine Differenzbildungseinheit 27 weitergegeben. Diese Einheit 27 ermittelt daraus das tatsächliche Auftragsgewicht in g/m², welches, wie der Pfeil angibt an eine Regelungseinheit 28 für den Sprühauftrag weitergegeben wird. Verändert sich das Auftragsgewicht, werden die Ein- und Ausschaltzeiten bzw. Sprühzeiten und Nichtsprühzeiten und damit die Auftragsmenge automatisch so verändert, dass sich der Sollwert des Auftraggewichts wieder einstellt.
Die gewünschte Auftragsmenge kann dadurch entweder konstant gehalten werden oder es können auch bewusste Auftragsmengenänderungen bei Produktwechsel oder beispielsweise Anfahrvorgängen des Beschichtungsprozesses vorgenommen werden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Sprühstrahl
3: laufende Oberfläche
3a: Faserstoffbahn
3b: Übertragselement
4: Sprühdüse
5: Volumenstrom
6: Regelorgan
7: Sprührohr
8: Leitwalze
9: Stützelement
10: Presswalze
10a: unbefilzte Presswalze
10b: einseitig befilzte Presswalze
10c: beidseitig befilzte Presswalze
11: Pressnip
12: Walze
13: Umlenkeinrichtung
14: Stützwalze
15: Verreibeorgan
16: Haube bzw. Umhausung
17: Auftragswalzenpaar
17a: erste Auftragswalze
17b: zweite Auftragswalze
17c: Pressnip
18: Luftgrenzschichtentfernungseinrichtung
19: Tragbalken mit Halterung
20: Rakelelement
20a: Rakelstab oder Rakelklinge
21: Auftragungsstelle
22: Auffangwanne
23: Rakelbett
24: Druckschlauch
25: Sumpf
26: Messrahmen bzw. Scanner
27: Differenzbildungseinheit
28: Regelungseinheit
L: Laufrichtung
R: Drehrichtung
t1, t2, t3, t4, tn: Takt bzw. Schaltzyklus

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19722159 A1 [0002]
WO 00/55423 A1 [0003]
WO 05/040497 A1 [0004]
WO 01/02098 A1 [0004]
DE 19820432 A1 [0004]
DE 10326763 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum ein- oder beidseitigen Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums in Form wenigstens eines Sprühstrahles (2) auf eine laufende Oberfläche (3), wobei die laufende Oberfläche bei einem direkten Auftrag die Oberfläche einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn (3a) und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements (3b) ist, welches das Auftragsmedium an die Faserstoffbahn (3a) abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Sprühstrahl (2) zugrundeliegender fließender Auftragsmedium-Volumenstrom (5) einer Taktung von Ein- und Ausschaltzeit bzw. Fließ- und Unterbrechungszeit bzw. Sprühzeit und Nichtsprühzeit (t1–tn) unterworfen wird, wodurch eine veränderbare Auftragsmenge erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und Ausschaltzeit (t1–tn) mit einer Taktung von ca. 1 ms bzw. im Bereich von 1000 Hz eingestellt, vorzugsweise geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltdauer extrem kurz, d. h. ca. 1 ms, bis kontinuierlich, d. h. in einen Dauerbetrieb einstellbar und veränderbar ist, vorzugsweise geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit eines Zyklus, d. h. ein vollständiger Durchgang mit einer Einschaltdauer und einer Ausschaltdauer einstellbar und veränderbar ist, vorzugsweise geregelt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Auftragsmedium für den Auftragsmedium-Volumenstrom (5) Gemische aus Wasser und Polymeren, wie Stärke, Latex, Polyvinylalkohol usw. oder Streichfarbe in Form eines Gemisches aus Wasser, Pigmenten und Polymeren verwendet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auftragsmengenregelung vorgenommen wird und die Regelung im Bereich einer Auftragsmenge zwischen 1 und 50 ml/m² erfolgt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsmedium bereits auf die noch nasse Faserstoffbahn (3a) und/oder nach dem Trocknen der Faserstoffbahn (3a) aufgebracht wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man den Sprühabstand des wenigstens einen Sprühstrahls (2) zur laufenden Oberfläche (3) und/oder den Auftreffwinkel des wenigstens einen Sprühstrahl auf die laufende Oberfläche (3) manuell einstellt oder diesen automatisch regelt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entfernung, beispielsweise Abschabung oder Absaugung, von mit der laufenden Oberfläche mitgeführter Luftgrenzschicht unmittelbar vor dem Sprühauftrag vorgenommen wird.
Vorrichtung zum ein- oder beidseitigen Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums in Form wenigstens eines Sprühstrahles (2) auf eine laufende Oberfläche, wobei die laufende Oberfläche bei einem direkten Auftrag die Oberfläche einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn (3a) und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements (3b) ist, welches das Auftragsmedium an die Faserstoffbahn (3a) abgibt mit wenigstens einer Sprühdüse (4), dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Sprühdüse (4) zur Bildung des Sprühstrahls (2) aus einem zugeführtem, fließenden Auftragsmedium-Volumenstrom (5) ein Ventil bzw. Regelorgan (6) vorhanden ist, mit welchem eine Taktung von Ein- und Ausschaltzeiten (t1–tn) der Sprühdüse (4) bzw. Fließ- und Unterbrechungszeiten des Volumenstroms (5) bzw. Sprühstrahls (2) und damit eine Einstellbarkeit der Auftragsmenge erreichbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragsmenge regelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühdüse (4) wenigstens ein Pulsationsdämpfer vorgeschaltet ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüse (4) als an sich bekannte Ein- oder Zweistoffdüse ausgeführt ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in Reihe angeordnete Sprühdüsen (4) vorhanden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüsen (4) bevorzugt in mindestens einem über die Breite der zu beschichtenden Oberfläche (3) reichenden Sprührohr (7) vorhanden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass pro Auftragsseite mehrere, vorzugsweise zwei Sprührohre (7) angeordnet sind, wovon sich mindestens eines in einer Betriebsstellung befindet und das wenigstens eine andere Sprührohr (7) sich in Warte- bzw. Servicestellung befindet.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftgrenzschichtentfernungseinrichtung (18) zur Entfernung, beispielsweise Abschaben oder Absaugen von mit der laufenden Oberfläche mitgeführter Luftgrenzschicht unmittelbar vor der Sprühdüse (4) und/oder vor einem Sprührohr (7) mit Sprühdüsen (4) vorgesehen ist.