DE102011084609A1

DE102011084609A1 - Auftragswerk zum Auftragen von Streugut auf ein Substrat, mindestens ein Auftragswerk aufweisende Auftragsvorrichtung sowie Verwendung des Auftragswerkes

Info

Publication number: DE102011084609A1
Application number: DE102011084609A
Authority: DE
Inventors: Tilo Schelle; Carsten Mantay; Ronald Sokoll
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2013-04-18
Anticipated expiration: 2031-10-18
Also published as: DE102011084609B4

Abstract

Zum gleichmäßigen und kontrollierten Aufstreuen von Streugut S, insbesondere von Fasern, ganz besonders von Feinstfasern, wird ein Auftragswerk 100 auf ein Substrat K, insbesondere eine Kunststofffolie K, vorgeschlagen, das ein Streugehäuse 101 mit einem Gehäuseinnenraum 180 zur Aufnahme von Streugut S aufweist, wobei der Gehäuseinnenraum 180 durch eine Vereinzelungsvorrichtung 190 nach unten abgeschlossen ist und wobei sich in dem Gehäuseinnenraum 180 ein Rotor 140 befindet, der um eine Rotationsachse 145 drehbar ist und der mindestens eine sich parallel zur Rotationsachse 145 erstreckende Rotorschaufel 142 aufweist. Die erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung 1000 weist mindestens ein Auftragswerk 100 sowie eine sich unterhalb des mindestens einen Auftragswerkes 100 befindende Substrathalterung 1500 auf. Das Auftragswerk 100 wird bevorzugt zum Auftragen von Melierfasern S auf eine Kunststofffolie K eingesetzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Auftragswerk zum Auftragen von Streugut, insbesondere von Fasern, auf ein Substrat, mindestens eine das Auftragswerk aufweisende Auftragsvorrichtung sowie die Verwendung des Auftragswerkes zum Auftragen von Melierfasern auf eine Kunststofffolie. Das Auftragswerk und die Auftragsvorrichtung sind insbesondere zum Auftragen von Melierfasern auf ein Vorprodukt bei der Herstellung von Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten verwendbar.
Melierfasern sind in Wert- und oder Sicherheitsdokumenten, beispielsweise Banknoten, enthalten. Sie dienen in diesen Dokumenten als Sicherheitsmerkmale, die deren Fälschung oder Verfälschung verhindern oder zumindest erschweren sollen. Melierfasern sind in das Dokumentenmaterial eingebrachte oder auf die Oberflächen von Vorprodukten der Dokumente aufgebrachte Fasern mit einer gegenüber der Farbe des Dokuments verschiedenen Farbe, sodass sie optisch erkennbar sind. Beispielsweise können sie sich hinsichtlich der Absorption oder Lumineszenz von dem umgebenden Dokumentenmaterial unterscheiden. Lumineszierende Melierfasern sind unter Beleuchtung mit Tageslicht nicht oder nur sehr schwer wahrnehmbar, während sie unter Beleuchtung mit UV-Licht aufgrund der Lumineszenz der darin enthaltenen Lumineszenzfarbstoffe deutlich erkennbar sind. Für die Herstellung von Banknoten werden die Melierfasern der Papiermasse zugegeben, aus denen die Banknoten hergestellt werden, sodass sie im Papiermaterial integriert sind.
Zum Einbringen von Melierfasern in individualisierende, beispielsweise personalisierende, Dokumente, wie den Personalausweis, Pass, Führerschein, eine Bank- oder Kreditkarte und dergleichen, wird typischerweise zunächst eine Teillage des Dokuments mit den Melierfasern ausgerüstet, bevor diese Teillage und weitere Teillagen zusammengefasst und miteinander verbunden werden. Zum Ausrüsten einer Teillage mit Melierfasern werden diese auf die Teillage aufgestreut und auf der Teillagenoberfläche fixiert. Der Aufstreuvorgang wird im Allgemeinen manuell vorgenommen. Diese Vorgehensweise ist jedoch nachteilig, weil sie zeit- und kostenaufwändig und wegen ihrer Störanfälligkeit nicht automatisierbar ist. Dabei sind die Melierfasern nicht ausreichend gleichmäßig und insbesondere mit der gebotenen Wiederholgenauigkeit auf die Teillage aufbringbar. Darüber hinaus neigen die Melierfasern dazu, zu größeren Einheiten zu aggregieren (zu verklumpen), sodass ihre Aufbringung erschwert wird, sowie dazu, wegen ihrer geringen Größe und geringen Masse leicht in die Umgebung überzutreten, sodass das manuelle Auftragsverfahren nicht reinraumtauglich ist.
In DE 10 2009 040 746 A1 sind diverse Dokumente zum Stand der Technik angegeben, die die Verwendung von Melierfasern in Banknotenpapier betreffen. Ferner gibt dieses Dokument zum Aufstreuen von Melierfasern auf Kunststofffolien bei der Herstellung von Wert- oder Sicherheitsdokumenten ein Verfahren an, mit dem das Problem, dass sich die Melierfasern beim Aufstreuvorgang von der Kunststofffolie leicht wieder lösen, bevor sie beim abschließenden Laminiervorgang der Kunststofffolien fixiert werden, gelöst werden kann. Dieses Verfahren besteht darin, die Melierfasern in kontrollierter Weise auf die Kunststofffolien aufzubringen und sie dort zu fixieren. Hierzu können die Melierfasern beispielsweise zumindest teilweise aus einem Kleber gebildet sein.
Das Aufbringen von Fasern auf ein Substrat wird in den verschiedensten Bereichen der Technik, beispielsweise zum Aufstreuen von Holzspänen oder Fasern auf eine Unterlage, angewendet. Hierzu ist in DE 298 24 114 U1 eine Walzensieb- oder -streumaschine beschrieben, die zum Klassieren oder Aufstreuen derartiger Materialien verwendet wird. Diese Maschine weist einen Walzensatz auf, der sich aus mehreren achsparallel nebeneinander angeordneten und die gleiche Drehrichtung aufweisenden Walzen zusammensetzt, die gemeinsam ein Walzenbett bilden, das sich in seiner Länge quer zu den Walzen erstreckt und ein Aufgabeende für die Holzspäne oder Fasern sowie ein Austragende für Grobgut aufweist. Die Walzen des Walzenbettes drehen sich in gleicher Drehrichtung und zwar mit ihrer die Walzenbett-Ebene definierenden Oberseite zum Austragende hin. Die Walzen weisen eine Vielzahl von in gleichem axialem Abstand voneinander beabstandeten Ringnuten auf, die durch Ringstege voneinander getrennt sind. Benachbarte Walzen sind einander so zugeordnet, dass die Ringstege der einen Walze den Ringnuten der benachbarten Walze gegenüberliegen und mit diesen senkrecht zur Walzenbett-Ebene offene Spänedurchfallöffnungen bilden.
Zur Herstellung von Spannplatten, Faserplatten oder anderen Holzwerkstoffplatten wird in DE 101 63 054 B4 eine Streugutanlage angegeben, die zum Aufstreuen von Holzspänen, Holzfasern oder dergleichen auf einen Streubandförderer eine Dosiereinheit für die Späne oder Fasern mit einem Dosierband sowie einen Streukopf, der als Siebstreukopf ausgebildet ist und oberhalb des Streubandförderers angeordnet ist, aufweist. Der Siebstreukopf weist eine Siebbodenfläche mit einer Mehrzahl von in vorgegebenem Abstand oberhalb der Siebbodenfläche angeordneten Rührelementen mit vorgegebener Rührbreite auf. Die Rührelemente sind in einem Gehäuse angeordnet, dessen Gehäuseunterseite die Siebbodenfläche bildet. Sie weisen jeweils zumindest eine Rührschaufel auf, die um eine etwa senkrecht zur Siebbodenfläche angeordnete Achse drehbar ist. Die Rührschaufeln rotieren in einer gemeinsamen Ebene, welche sich im Wesentlichen parallel zur Siebbodenfläche erstreckt und zwar unmittelbar oberhalb der Siebbodenfläche.
Die bekannten Vorrichtungen zum Aufstreuen von Holzspänen oder -fasern eignen sich jedoch nicht für das Aufbringen von Melierfasern auf ein Substrat, denn die Melierfasern sind äußerst klein und leicht und haften daher ohne weiteres an beliebigen Oberflächen: Sie haben typischerweise eine Länge von 2 bis 25 mm, bevorzugt 6 mm, und einen Durchmesser von 20 bis 150 µm, bevorzugt 50 bis 60 µm. Daher neigen diese Fasern dazu, in einem nicht aufgestreuten Zustand eine verfilzte oder zumindest zusammenhängende Masse zu bilden, ferner gegebenenfalls durch elektrostatische Aufladung an Oberflächen (adhäsiv) zu haften und sich daher kaum vereinzeln lassen, um gleichmäßig und in geringer Dichte auf ein Substrat aufgestreut zu werden. Aus diesem Grunde können derartige Feinstfasern mit der in DE 101 63 054 B4 angegebenen Streugutanlage nicht in der gewünschten kontrollierten Weise auf ein Substrat aufgestreut werden. Denn mit den bekannten Vorrichtungen wird nur ein zufälliges und ungewolltes Auftragsverhalten erreicht. Darüber hinaus haben die vorstehend angegebenen Vorrichtungen auch den Nachteil, dass die Melierfasern leicht zerrieben werden, sodass sich Feinstpartikel bilden würden.
Diese Probleme werden mit dem Auftragswerk zum Auftragen von Streugut, insbesondere von Fasern, auf ein Substrat gemäß Patentanspruch 1, der mindestens ein erfindungsgemäßes Auftragswerk aufweisenden Auftragsvorrichtung gemäß Anspruch 10, dem Verfahren zum Auftragen von Streugut auf ein Substrat nach Anspruch 12 sowie mit der Verwendung des Auftragswerkes zum Auftragen von Melierfasern auf eine Kunststofffolie gemäß Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Auftragswerk ein Streugehäuse mit einem Gehäuseinnenraum zur Aufnahme von Streugut, insbesondere von Fasern, auf. Der Gehäuseinnenraum ist durch eine Vereinzelungsvorrichtung nach unten abgeschlossen. In dem Gehäuseinnenraum befindet sich ein mindestens ein Rotor, der um eine Rotationsachse drehbar ist und der jeweils mindestens eine sich parallel zur Rotationsachse erstreckende Rotorschaufel aufweist, die vorzugsweise lang gestreckt ist. Erfindungsgemäß ist der mindestens eine Rotor mit seiner Rotationsachse parallel zur Vereinzelungsvorrichtung angeordnet.
Die erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung weist mindestens ein erfindungsgemäßes Auftragswerk sowie eine sich unterhalb des mindestens einen Auftragswerkes befindende Substrathalterung, beispielsweise Führungswalzen, für ein Substrat, beispielsweise eine Kunststofffolie, auf. Dadurch kann das Streugut, beispielsweise die Fasern, unter der Einwirkung der Schwerkraft auf das Substrat aufgestreut werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Auftragen des Streugutes auf das Substrat wird unter Verwendung mindestens eines erfindungsgemäßen Auftragswerkes durchgeführt. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte: Befüllen des Auftragswerkes mit dem Streugut, Rotieren des Rotors um eine Rotationsachse und Befördern des Streugutes durch die Vereinzelungsvorrichtung, sodass das Streugut auf das Substrat gelangen kann.
Das erfindungsgemäße Auftragswerk wird gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt zum Auftragen von Melierfasern auf eine Kunststofffolie verwendet. Derartige Melierfasern sind bekannt und werden hauptsächlich in der Sicherheitstechnik, insbesondere zur Herstellung von Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten eingesetzt. Die Melierfasern können in typischer Art und Weise ausgebildet sein. Eine nähere Beschreibung dieser Eigenschaften sowie möglicher Merkmale ist beispielsweise DE 10 2009 040 746 A1 zu entnehmen. Demnach können die Melierfasern mono- oder bilumineszierend sein. Ferner können sie mit einem Klebstoff versehen sein oder aus diesem gebildet sein. Beispielsweise kann der Klebstoff ein Hotmelt-Kleber sein. In diesem Falle werden die Melierfasern nach dem Aufbringen auf das Substrat mittels Wärme, beispielsweise mit einer nachgeschalteten Heizvorrichtung, auf dem Substrat fixiert. Umgekehrt kann auch auf dem Substrat eine Hotmelt-Kleberschicht aufgebracht sein, auf welcher die aufgebrachten Melierfasern in der nachgeschalteten Heizvorrichtung fixiert werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Auftragswerk und der dieses Auftragswerk aufweisenden erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung wird eine schonende Vereinzelung und ein sehr gleichmäßiger Auftrag des Streugutes auf das Substrat erreicht, indem das Streugut in dem Gehäuseinnenraum schonend in einen Bereich zwischen dem mindestens einen Rotor und der Vereinzelungsvorrichtung befördert und damit bereits im Wesentlichen gleichmäßig verteilt sowie von dort aus durch die Öffnungen der Vereinzelungsvorrichtung hindurch geleitet wird. Dadurch werden die Streugutteilchen, beispielsweise Fasern, vereinzelt. Indem die Rotationsachse des Rotors parallel zur Vereinzelungsvorrichtung angeordnet ist, wird eine günstige geometrische Anordnung geschaffen, um das Streugut in sehr gleichmäßiger und mehr oder minder dichter Verteilung auf das Substrat aufbringen zu können. Durch geeignete Abstimmung der Größe der Öffnungen der Vereinzelungsvorrichtung und von deren Abstand zueinander relativ zur Größe der Streugutteilchen, beispielsweise zur Dicke und zur Länge von Fasern, ferner durch die durch den Rotor verursachte Bewegungsgeschwindigkeit der Streugutteilchen im Gehäuseinnenraum und durch den Abstand des Rotors von der Vereinzelungsvorrichtung kann die Menge von pro Zeiteinheit durch die Vereinzelungsvorrichtung hindurch gelangenden Streugutteilchen beeinflusst werden. Insbesondere ist es mit dem erfindungsgemäßen Auftragswerk möglich, das Streugut kontrolliert auf das Substrat aufzubringen und dabei zu vermeiden, dass es auch in den Umgebungsraum gelangt und diesen kontaminiert. Im Falle des Aufstreuens von Fasern mittels eines Siebes / Siebgewebes kommt es für die Steuerung der Aufstreudichte, abhängig von der Faserlänge und vom Faserdurchmesser, vor allem auf den Abstand des Rotors vom Sieb, ferner auf die Maschenweite und die Maschendicke des Siebes sowie auf die Drehgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit) des Rotors an. Beispielsweise sollte der Abstand zwischen dem Rotor und einer in Form eines Siebgewebes ausgebildeten Vereinzelungsvorrichtung mit einer Maschenweite im Bereich von 300 µm bis 600 µm, insbesondere von etwa 430 µm, sowie einer Dicke des Gewebes von 300 µm bis 750 µm, insbesondere von etwa 500 µm, etwa 150 µm bis 350 µm, insbesondere etwa 250 µm, betragen. Dies gilt insbesondere dann, wenn Melierfasern mit einer Faserlänge von 2 mm bis 5 mm, insbesondere etwa 3 mm, und mit einer Faserdicke von 30 µm bis 100 µm, insbesondere von 50 µm, aufgestreut werden. Zur Steuerung der Dichte kann auch die Drehgeschwindigkeit des Rotors variiert werden. Beispielsweise kann eine optimale Streugutdichte bei kontinuierlichem Passieren eines bandförmigen Substrats an dem Auftragswerk unter den vorgenannten Bedingungen durch Einstellen einer Drehgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit des Rotors) von etwa 15 % bis 50 %, insbesondere von etwa 30 %, der Fördergeschwindigkeit des Substrats erreicht werden.
Grundsätzlich ist es möglich, dass das Streugehäuse mehrere Gehäuseinnenräume mit einer entsprechenden Anzahl von Rotoren mit jeweiligen Rotorschaufeln aufweist oder dass mehrere Streugehäuse jeweils einen oder mehrere Streugehäuseinnenräume mit jeweiligen Rotoren aufweisen. Die Rotoren können beispielsweise jeweils mehrere Gruppen von jeweils mindestens einer Rotorschaufel aufweisen, die hintereinander an einer Welle befestigt sind. Dadurch ist es möglich, dass parallel mehrere Substrate gleichzeitig mit Streugut beaufschlagt werden, das von den jeweiligen Streugehäusen bzw. Streugehäuseinnenräumen auf die Substrate aufgestreut wird. Durch diese weiteren Varianten der vorliegenden Erfindung ist es möglich, unabhängig voneinander Streugut unterschiedlicher Art, beispielsweise fluoreszierende Melierfasern unterschiedlicher Fluoreszenzfarben, auf ein Substrat aufzustreuen und hierbei abhängig von den Anforderungen unterschiedliche Mischungen der unterschiedlichen Arten einzustellen, etwa auch durch zeitlich variierendes Aufstreuen von Mischungen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen.
Bevorzugt ist die Rotationsachse des Rotors im Wesentlichen horizontal ausgerichtet. Durch die horizontale Ausrichtung wird die Bewegung des Rotors derart auf das Streugut, insbesondere auf Fasern, übertragen, dass das Streugut eine vertikale Bewegungsrichtungskomponente erhält. Durch diese Bewegung gelangen beispielsweise Fasern auch dann, wenn sie sich zu Faserbüscheln bzw. Faseraggregaten zusammenlagern, nach und nach bis zur Vereinzelungsvorrichtung, sodass ein kontinuierlicher Fluss von einzelnen Fasern durch die Öffnungen der Vereinzelungsvorrichtung generiert wird.
Das Streugehäuse kann beispielsweise aus Kunststoff bestehen, vorzugsweise aus transparentem Kunststoff, um die Befüllung mit dem Streugut von außen kontrollieren zu können, und/oder aus Metall, beispielsweise Edelstahl. Das Streugehäuse weist vorzugsweise Seitenwände, bevorzugt vier Seitenwände, nämlich eine vordere Seitenwand, eine hintere Seitenwand, eine linke Seitenwand und eine rechte Seitenwand, auf. Bezogen auf eine lang gestreckte Vereinzelungsvorrichtung im Streugehäuse, befinden sich die linke und die rechte Seitenwand parallel zur Erstreckungsrichtung der Vereinzelungsvorrichtung. Ferner umfasst das Streugehäuse auch eine obere Wand. Es ist bevorzugt, dass eine der vorstehend genannten Wände, bevorzugt die obere Wand, zur Zuführung von Streugut geöffnet werden kann. Beispielsweise kann die obere Wand in Form einen abnehmbaren Deckels ausgebildet sein. Die den Gehäuseinnenraum nach unten abschließende Wand wird erfindungsgemäß zumindest teilweise durch die Vereinzelungsvorrichtung gebildet.
Das Gehäuse kann insbesondere aus zwei Gehäuse-Hauptteilen bestehen, nämlich aus einem oberen Gehäuseteil, das beispielsweise zusätzlich einen Deckel aufweist und das vorzugsweise aus transparentem Kunststoff hergestellt ist, und einem unteren Gehäuseteil, das den mindestens einen Rotor und die Vereinzelungsvorrichtung aufnimmt und das vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt ist. Diese beiden Teile können beispielsweise mittels Schraubverbindungen oder mittels einer Schnappverbindung miteinander verbunden werden, sodass sich in dem dadurch bildenden Gehäuse der gemeinsame Gehäuseinnenraum befindet. Zur Montage des Auftragswerkes werden in diesem Falle die Vereinzelungsvorrichtung und der Rotor in das untere Gehäuseteil eingesetzt. Anschließend werden die beiden Teile miteinander verbunden. Aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt sich, dass die vier Seitenwände in dieser Anordnung jeweils durch ein Wandteil des oberen Gehäuseteils und ein Wandteil des unteren Gehäuseteils gebildet werden. Das untere Gehäuseteil erlaubt den Durchtritt von Streugut durch die Vereinzelungsvorrichtung nach unten, sodass es nach unten fallen kann. Der untere Gehäuseteil weist einen Innenraum zur Aufnahme des mindestens einen Rotors (Rotor-Innenraum) auf. Dieser Innenraum ist weitgehend an die Form des Rotors angepasst und hat daher vorzugsweise eine Form, die einem Zylindersegment entspricht. Das obere Gehäuseteil hat einen Innenraum (Zuführraum), der sich oberhalb des von dem mindestens einen Rotor eingenommenen Raumbereiches (Rotor-Innenraum) im Gehäuseinnenraum befindet.
Die Vereinzelungsvorrichtung kann beispielsweise durch eine Siebvorrichtung, insbesondere ein Siebgewebe, gebildet sein, etwa aus einem Metallgewebe. Die Vereinzelungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, um die Fasern nach unten passieren zu lassen. Diese Öffnungen können beispielsweise eine Größe (bei runden Löchern einen Durchmesser und bei im Wesentlichen quadratischen oder rechteckigen Öffnungen eine mittlere Öffnungsweite) von 200 bis 1000 µm, vorzugsweise von 350 bis 600 µm und am meisten bevorzugt von etwa 450 µm, haben, wenn Fasern mit einer Faserlänge von 3 mm und einem Faserdurchmesser von 50 µm verwendet werden. Daher kann die Vereinzelungsvorrichtung auch durch ein Lochblech oder ein Gitter oder ein lockeres Faservlies mit Durchtrittlöchern gebildet sein. Vorzugsweise sind die Öffnungen so groß, dass typischerweise ein einzelnes Streugutteilchen, beispielsweise eine einzelne Faser, durch eine Öffnung hindurch geleitet wird. Die Faser wird dabei durch den Rotor, insbesondere durch die Schaufel des Rotors, aufgerichtet und fällt dann der Länge nach durch die Öffnung der Vereinzelungsvorrichtung hindurch auf das Substrat.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vereinzelungsvorrichtung nicht eben sondern weist eine gekrümmte Form auf. Besonders bevorzugt ist es, wenn sich die Vereinzelungsvorrichtung an den Rotor / die Rotorkonturen oder gegebenenfalls mehrere Rotoren bzw. deren Kontur anschmiegt, d.h. dass die Rotorschaufeln bei einer Drehung des mindestens einen Rotors in einem fest vorgegebenen, am besten geringen, Abstand (vorzugsweise weniger als 1 mm, beispielsweise 100 bis 500 µm, vorzugsweise 200 bis 300 µm, am meisten bevorzugt etwa 250 µm, wenn Fasern mit einer Faserlänge von 3 mm und einem Faserdurchmesser von 50 µm verwendet werden) zur Vereinzelungsvorrichtung entlang bewegt werden. Insbesondere kann die Vereinzelungsvorrichtung koaxial zu dem Rotor geformt und in geringem Abstand zu der jeweils mindestens einen Rotorschaufel des Rotors angeordnet sein. Typischerweise kann die Vereinzelungsvorrichtung entsprechend der Kontur eines Rotors die Form eines Teilstückes einer Mantelfläche eines Zylinders mit kreisrunder Grundfläche aufweisen und zwar eines Mantelflächensegments, das sich zwischen zwei unter einem Winkel α > 0° zur Zylinderachse verlaufenden Zylindermantellinien erstreckt. α liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0 < α ≤ 270°, besonders bevorzugt 90° < α ≤ 180°, noch weiter bevorzugt 150° < α ≤ 180° und am meisten bevorzugt α = 180°.
Die Vereinzelungsvorrichtung weist die Öffnungen typischerweise in der gesamten von dem Rotor erfassten Vereinzelungsfläche auf. Alternativ kann ein Teil der Vereinzelungsvorrichtung für die Streugutteilchen undurchlässig sein, beispielsweise durch Versiegeln von vormals Öffnungen aufweisenden Teilfläche(n) oder durch Bilden von Öffnungen ausschließlich in den Teilbereichen, sodass das Streugut nur durch mindestens einen derartigen Teilbereich der Vereinzelungsvorrichtung hindurchtreten kann. Damit wird erreicht, dass nur bestimmte abgegrenzte Bereiche des Substrats mit dem Streugut bestreut werden. Beispielsweise können damit selektiv ausschließlich die Randbereiche, nicht jedoch der mittlere Bereich, eines kontinuierlich am Auftragswerk vorbei geführten Kunststofffolienbandes bestreut werden. Falls nicht die gesamte Fläche der Vereinzelungsvorrichtung nach unten offen ist, kann das untere Gehäuseteil ebenfalls in den nicht geöffneten Bereichen der Vereinzelungsvorrichtung nach unten geschlossen sein.
Der mindestens eine Rotor kann insbesondere aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl, bestehen. Beispielsweise weist ein Rotor zwei, drei, vier, fünf oder sechs Rotorschaufeln auf. Ganz besonders bevorzugt weist der Rotor fünf Rotorschaufeln auf. Die Rotorschaufeln sind an einer zentralen Welle angebracht oder alternativ als integrale Teile des Rotors (einstückig mit den übrigen Teilen des Rotors) gebildet. Sie stehen von der Rotordrehachse nach außen radial (in Richtung des Radius) oder in einem Winkel α > 0 zur Richtung des Radius ab. Zwischen benachbarten Rotorschaufeln werden Schaufelfächer für das Streugut gebildet. Die Fächer sind durch die benachbarten Rotorschaufeln begrenzt und können demnach beispielsweise eine im Wesentlichen prismatische Form aufweisen. Beispielsweise können diese Fächer auch in axialer Richtung (parallel zur Rotationsachse des Rotors) ein- oder beidseitig verschlossen sein, um einen Austritt von Streugut in axialer Richtung aus den Fächern zu verhindern. Hierzu können die Fächer in axialer Richtung durch stirnseitige Abschlussflächen verschlossen sein, beispielsweise durch kreisrunde Scheiben, die an der Welle befestigt oder als Teil des Rotors mit den übrigen Teilen integral (einstückig) verbunden sind.
Der mindestens eine Rotor weist bevorzugt eine in axialer Richtung zumindest einseitig vorstehende Welle auf, über die er in einem Lager rotierbar gehalten ist. Vorzugsweise ist der Rotor beidseitig gelagert.
Der mindestens eine Rotor ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in dem Gehäuseinnenraum drehbar angeordnet. Vorzugsweise ist der Teil des Rotors, der die Rotorschaufeln aufweist, im Gehäuseinnenraum angeordnet, während einseitig oder beidseitig gegenüber den Rotorschaufeln vorstehende Wellen bzw. Wellenabschnitte des Rotors zu dessen Lagerung in der Wand des Streugehäuses oder in einem separaten Lager außerhalb des Streugehäuses gelagert sind.
Die mindestens eine Rotorschaufel verjüngt sich in einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach außen, läuft zu deren Stirn-(Längs-)kante bevorzugt spitz zu, sodass bei vorgegebener Drehgeschwindigkeit des Rotors in einem vorgegebenen Zeitabschnitt eine größere Menge von Fasern umgelenkt / aufgerichtet werden, damit sie die Vereinzelungsvorrichtung passieren können. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Rotor durch eine Welle mit der jeweils mindestens einen Rotorschaufel gebildet sein.
Die mindestens eine Rotorschaufel kann gegenüber dem Radius des Rotors zur Rotationsrichtung des Rotors hin geneigt sein. Dadurch wird ein sicherer Transport des Streugutes in den Fächern zwischen zwei benachbarten Rotorschaufeln gewährleistet, da damit vermieden wird, dass das Streugut bei der Rotordrehung aus den Fächern nach außen verdrängt wird. Vielmehr wird es durch die Drehung in die Fächer hineingedrückt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die jeweils mindestens eine Rotorschaufel im Bereich von deren Schaufelrand durch jeweils mindestens eine Ausnehmung und/oder Durchbrechung profiliert. Diese Profilierung kann beispielsweise in einer oder mehreren Einkerbungen/Einschnitten/Einbuchtungen, die einen dreieckigen, rechteckigen, quadratischen, runden oder anderweitig geformten Querschnitt aufweisen, an den äußeren Rändern der mindestens einen Rotorschaufel bestehen. Alternativ oder zusätzlich können die Rotorschaufeln auch durchbrochen sein. In diesen Fällen wird eine zusätzliche Bewegung des Streugutes im Bereich des Rotors zwischen den Fächern ermöglicht, um beispielsweise Faseraggregate aufzubrechen.
Um eine Bewegung des Streugutes in einer um die Rotationsachse des Rotors umlaufenden Richtung dennoch zu behindern, damit der Rotor das Streugut noch hinreichend in Bewegung hält und fördert, können die Ausnehmungen und/oder Durchbrechungen an benachbarten Rotorblättern gegeneinander versetzt sein.
Grundsätzlich können in einem Streugehäuse mehr als ein Rotor untergebracht sein. Beispielsweise können zwei Rotoren parallel zueinander und nebeneinander angeordnet sein. Die beiden Rotoren können gegenläufig oder, vorzugsweise, in gleicher Umdrehungsrichtung rotieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich im Gehäuseinnenraum oberhalb des mindestens einen Rotors ferner ein Zuführraum für das Streugut. Der Zuführraum kann beispielsweise durch einen abnehmbaren Deckel erreichbar sein, um Streugut nachzufüllen. Der Zuführraum bildet demnach beispielsweise ein Reservoir für das Streugut.
Der Zuführraum kann für das Streugut insbesondere nach unten durch den Rotor und nach oben durch eine sich parallel zu dem Rotor erstreckende konkave Ablenkfläche begrenzt sein. Diese Ablenkfläche kann bevorzugt in einem Bereich des Streugehäuses angeordnet sein, an dem das Streugut nach dem Kontakt mit dem Rotor in einer Aufwärtsbewegung zu einer Seitwärtsbewegung umgelenkt werden muss, um insgesamt eine kreisförmige Bewegung im Zuführraum ausführen zu können. Die Ablenkfläche kann beispielsweise am Deckel angeformt sein. Sie leitet das Streugut von der aufwärts gerichteten Bewegung in eine seitwärts gerichtete Bewegung um.
Weiterhin kann der Zuführraum unter Bildung eines gegen die Rotationsrichtung des Rotors wirkenden Abstreifers nach unten verjüngt sein. Dadurch wird der Querschnitt zwischen dem Bereich des Gehäuseinnenraumes, in dem der Rotor läuft, und dem Zuführraum verengt. Der Abstreifer bildet eine vorzugsweise zur Drehachse des Rotors im Wesentlichen parallele Abstreifkante am Übergang zwischen den beiden Raumbereichen aus. Diese Kante bildet (in einem senkrechten Schnitt) einen Winkel β zwischen der Tangente an dem Rotor und zwar an der Abstreifkante und der nach oben an die Kante angrenzenden Fläche des Abstreifers aus, wobei vorzugsweise 0 < β < 150°, besonders bevorzugt 45° < β < 120° und am meisten bevorzugt 75° < β < 100°, ist. Der Abstreifer ist am Übergang zwischen dem Rotor-Innenraum und dem Zuführraum auf der Seite des Gehäuseinnenraumes gebildet, die sich in Drehrichtung des Rotors befindet.
Das Auftragswerk ist Bestandteil der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung, die zusätzlich eine Halterung für das Substrat aufweist, auf das das Streugut aufgestreut wird. Beispielsweise kann die Substrathalterung durch eine Transportvorrichtung für eine aufwickelbare Folie gebildet sein, sodass die Folie auf einer sich unterhalb des Auftragswerkes befindenden Transportbahn beförderbar ist. In diesem Falle wird die Folie unterhalb des Auftragswerkes vorzugsweise kontinuierlich am Auftragswerk und in einem vorgegebenen Abstand, beispielsweise 10 bis 150 mm, vorzugsweise 20 mm bis 50 mm und am meisten bevorzugt 25 mm bis 35 mm, zu diesem vorbei geführt. Dabei wird vorzugsweise kontinuierlich Streugut auf das Substrat aufgestreut.
Um die aufwickelbare Folie speichern zu können, können ferner Speicherrollen vorhanden sein, von denen die Folie ab- bzw. auf die sie aufgewickelt wird.
Ferner kann die Auftragsvorrichtung eine Fixiervorrichtung zur Fixierung des Streugutes, insbesondere von Fasern auf dem Substrat aufweisen. Falls das Streugut beispielsweise in der Wärme Hafteigenschaften entwickelt, kann die Fixiervorrichtung als Heizvorrichtung ausgebildet sein. Beispielsweise sind Melierfasern typischerweise mit einem Hotmelt-Kleber ausgerüstet oder bestehen aus diesem, sodass die Fasern mittels einer derartigen Vorrichtung nach dem Aufstreuen auf dem Substrat fixiert werden können, indem das Substrat kurzzeitig erwärmt wird.
Ferner kann die Vorrichtung auch Detektionsvorrichtungen aufweisen, mit denen der Aufstreuprozess überwacht wird. Falls das Streugut, beispielsweise Melierfasern unter UV-Lichtbestrahlung lumineszieren, kann die Detektionsvorrichtung in Form einer UV-Bestrahlungsvorrichtung mit einer Photodetektionseinrichtung ausgebildet sein, die beispielsweise einer Bildauswertung ermöglicht, um die Dichte der aufgestreuten Fasern zu ermitteln.
Falls das Streugut nichtmetallisch ist, hat dieses die Neigung, sich elektrostatisch aufzuladen, sodass es sich zusammenballt und an dielektrischen Oberflächen anhaftet. Um diese Neigung zu vermindern oder aufzuheben, kann das Streugut entionisiert werden. Hierzu sind mindestens eine Lüftervorrichtung und eine Deionisiervorrichtung vorgesehen, mit denen Luft entionisiert und in geringer Menge in den Gehäuseinnenraum eingeführt wird. Dadurch wird das Streugut in trockener und ungeladener Form bereitgestellt, wobei auch vermieden wird, dass Fasern verklumpen.
Für den Betrieb des Auftragswerkes in der Auftragsvorrichtung wird der mindestens eine Rotor in der Rotor-Drehrichtung in Bewegung gesetzt. Die Drehgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit) beträgt beispielsweise etwa 5 m/min. Anfangs befindet sich Streugut, beispielsweise Fasern, ausschließlich im Zuführraum. Die Fasern können dazu neigen, Faseraggregate zu bilden. Durch die Drehung des Rotors werden die Fasern nach unten mitgenommen und zur Vereinzelungsvorrichtung befördert. Außerdem werden die Faseraggregate im Zuführraum aufgrund der Drehung des Rotors durch die dadurch hervorgerufene Reibung zwischen sich im Zuführraum befindenden Faseraggregatteilen und den sich im Wirkungsbereich des Rotors befindenden Faseraggregatteilen um eine horizontale Achse ebenfalls in Drehung versetzt und zwar in einer Drehrichtung, die der Drehrichtung des Rotors entgegen gesetzt ist. Dadurch bilden sich im Gehäuseinnenraum zwei gegenläufige Faserströme aus: einen im Wesentlichen kreisförmig verlaufenden oberen Faserstrom im Zuführraum und einen sich mit dem Rotor ebenfalls kreisförmig bewegenden unteren Faserstrom. Der vom Rotor geförderte untere Faserstrom nimmt kontinuierlich Fasern vom oberen Faserstrom auf, sodass der obere Faserstrom den unteren Faserstrom fortwährend speist. Die Fasern werden von dem Rotor in den schmalen Spalt zwischen diesem und der Vereinzelungsvorrichtung mitgenommen und dabei in Richtung der Öffnungen in der Vereinzelungsvorrichtung abgelenkt (aufgerichtet), sodass sie durch diese hindurchtreten können.
Zur näheren und ausschließlich beispielhaften Erläuterung der Erfindung dienen die nachfolgenden Figuren. Es zeigen im Einzelnen:
1 eine Explosionsdarstellung zweier erfindungsgemäßer Auftragswerke in einer ersten Ausführungsform zum Zusammenbau zu einer Auftragsvorrichtung;
2 eine isometrische Darstellung des Unterteils des Gehäuses eines Auftragswerkes von links oben mit verdeckten Konturen in einer gegenüber derjenigen von 1 veränderten Variante;
3 eine Darstellung des Oberteils des Gehäuses eines Auftragswerkes von 1; a) isometrische Darstellung von links oben mit verdeckten Konturen; b) in einer Frontansicht mit verdeckten Konturen;
4 eine Ansicht des Deckels eines Auftragswerkes von 1 von der Stirnseite gesehen mit verdeckten Konturen;
5 eine Ansicht in einem vertikalen Schnitt durch das Auftragswerk von 1;
6 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Auftragswerkes in einer zweiten Ausführungsform;
7 eine Draufsicht auf den Rotor des Auftragswerkes von 6;
8 eine Draufsicht auf das Unterteil des Gehäuses und die Vereinzelungsvorrichtung des Auftragswerkes von 6;
9 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung mit zwei Auftragswerken.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit derselben Funktion. Die nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich auf das Aufstreuen von Melierfasern auf eine Kunststofffolie. Selbstverständlich schließt diese spezielle Anwendung nicht das Aufstreuen von anderem Streugut auf ein beliebiges Substrat aus. Insofern sind die nachfolgenden Erläuterungen stellvertretend für beliebiges Streugut zum Aufstreuen auf ein beliebiges Substrat zu verstehen.
Die in 1 gezeigte Explosionsdarstellung zweier erfindungsgemäßer Auftragswerke 100, 100‘ in isometrischer Darstellung zeigt die einzelnen Bestandteile der Auftragswerke 100, 100‘ zum Anbau an eine Halteplatte 500 bzw. an die Halteplatte 500 angebaut, die Bestandteil der Auftragsvorrichtung ist. Die beiden Auftragswerke 100, 100‘ sind identisch aufgebaut.
Die Auftragswerke 100, 100‘ weisen jeweils einen Grundlagerblock 110, 110‘, der an der Halteplatte 500 befestigt ist, sowie einen Stirnlagerblock 120, 120‘ auf. Zwischen dem Grundlagerblock 110, 110‘ und dem Stirnlagerblock 120, 120‘ ist das Unterteil 130, 130‘ des Gehäuses 101, 101‘ des Auftragswerkes 100, 100‘ befestigt. Zwischen dem Grundlagerblock 110 und dem Unterteil 130 ist eine erste Dichtungsscheibe 171 und zwischen dem Unterteil 130 und dem Stirnlagerblock 120 eine zweite Dichtungsscheibe 172 eingeklemmt, um zu verhindern, dass Melierfasern in die Lagerblöcke 110, 110‘, 120, 120‘ eindringen können. Die Dichtungsscheiben 171, 172 bilden zusammen mit Rillen in der Welle 141 des Rotors 140 Labyrinth-Dichtungen. Der Grundlagerblock 110, 110‘, der Stirnlagerblock 120, 120‘, das Unterteil 130, 130‘ sowie die beiden Dichtungsscheiben 171, 172 sind über Befestigungsbolzen (nicht dargestellt) mit der Halteplatte 500 verschraubt.
Der Rotor 140, 140‘ ist auf der einen Seite in dem Grundlagerblock 110, 110‘ und auf der anderen Seite in dem Stirnlagerblock 120, 120‘ und um eine Rotationsachse 145 drehbar gelagert. Der Rotor 140 greift mit seiner Welle 141 durch die erste Dichtungsscheibe 171 und den Grundlagerblock 110 sowie durch die Halteplatte 500 hindurch, um über einen Antrieb, der sich jenseits der Halteplatte 500 befindet (nicht dargestellt) in Drehung versetzt zu werden.
Das Unterteil 130, 130‘ weist in der in 1 gezeigten Darstellung keine Vereinzelungsvorrichtung auf (siehe aber 8 zur zweiten Ausführungsform, die eine Vereinzelungsvorrichtung 190 aufweist, die derjenigen der ersten Ausführungsform entspricht).
Das Unterteil 130, 130‘ des Gehäuses 101, 101‘ wird nach oben durch ein Oberteil 150, 150‘ des Gehäuses 101, 101‘ abgeschlossen. Jeweils ein Unterteil 130, 130‘ und ein Oberteil 150, 150‘ bilden zusammen ein Gehäuse 101, 101‘ des Auftragswerkes 100, 100‘. Durch den Zusammenbau jeweils eines Unterteils 130, 130‘ mit einem Oberteil 150, 150‘ wird ein Gehäuseinnenraum 180, 180‘ gebildet. Jeweils ein Unterteil 130, 130‘ ist mit einem Oberteil 150, 150‘ über Schrauben verbunden.
Die Halteplatte 500, das Unterteil 130, 130‘, der Grundlagerblock 110, 110‘, der Stirnlagerblock 120, 120‘ und der Rotor 140, 140‘ bestehen aus Edelstahl. Das Oberteil 150, 150‘ ist aus transparentem Kunststoff, beispielsweise Polycarbonat, hergestellt.
Das im Auftragswerk 100, 100‘ von 1 enthaltene Unterteil 130, 130‘ weist eine linke Seitenwand 131, eine rechte Seitenwand 132, einen Boden 133 sowie eine im wesentlichen zylinderförmige Innenwand 134 auf, die jedoch durch den Boden 133 hindurch durchbrochen ist (1, 2). In der Variante von 1 ist der Boden 133 auf der gesamten Länge des Unterteils 130, 130‘ durchbrochen, sodass Melierfasern, die sich im Gehäuseinnenraum 180 befinden, im Wesentlichen auf die gesamte Grundfläche des Gehäuses 101, 101‘ auf ein darunter angeordnetes Substrat gestreut werden. In der Variante von 2 ist der Boden 133 in zwei Teilbereichen 133.1 und 133.2 durchbrochen. Im Teilbereich 133.3 befindet sich ein Steg. Dadurch können Melierfasern aus dem Gehäuseinnenraum 180 nur in den Bereichen auf das Substrat gestreut werden, die sich unterhalb der durchbrochenen Bereiche 133.1 und 133.2 befinden.
Eine Vereinzelungsvorrichtung, beispielsweise ein Siebgewebe 190 aus Edelstahl (siehe 8 zur zweiten Ausführungsform, die hinsichtlich der Form und Art der Vereinzelungsvorrichtung mit derjenigen der vorliegenden Ausführungsform identisch ist), wird von oben in das Unterteil 130 eingelegt. Es liegt mit abgewinkelten Seitenflächen auf entsprechend geformten Absätzen 137 des Unterteils 130 auf und wird dort beispielsweise über Halteleisten 191 durch Verschrauben fixiert. Es liegt auf der zylinderförmigen Innenwand 134 des Unterteils 130 auf und bildet dadurch eine konkave Siebfläche. In der Ausführungsform des Auftragswerkes 100, 100‘ von 1 ist das Unterteil 130, 130‘ im gesamten Bodenbereich durchbrochen, da Melierfasern innerhalb des gesamten Bereiches der Kunststofffolie, die unterhalb des Auftragswerkes angeordnet oder unterhalb von diesem vorbei geführt wird, auf diese aufgestreut werden soll. Falls die Aufstreufläche verkleinert sein soll, kann die Vereinzelungsvorrichtung, beispielsweise das in 8 gezeigte Sieb 190, in bestimmten Bereichen 192 verschlossen sein und in anderen Bereichen 193 offen bleiben. Die Maschenweite des Siebgewebes 190 kann beispielsweise 430 µm betragen. Die Dicke eines derartigen Siebgewebes 190 beträgt typischerweise 500 µm.
Die vordere Seitenwand 135 und die hintere Seitenwand 136 des Unterteils 130 sind kreissegmentförmig ausgespart, um den Rotor 140, 140‘ einsetzen zu können.
Das Oberteil 150, 150‘ weist eine linke Seitenwand 151, eine rechte Seitenwand 152, eine Dachfläche 153, eine vordere Seitenwand 155 und eine hintere Seitenwand 156 auf. In den unteren Bereichen sind die vordere Seitenwand 155 und die hintere Seitenwand 156 kreissegmentförmig ausgespart, um die Durchführung des Rotors 140 zu ermöglichen. Die Dachfläche 153 ist weitgehend durchbrochen, um Melierfasern nach Bedarf in den Innenraum einfüllen zu können.
Das Oberteil 150, 150‘ wird auf das Unterteil 130, 130‘ aufgesetzt und mit diesem verschraubt. Im montierten Zustand ragt der Rotor 140, 140‘ über den vom Unterteil 130, 130‘ gebildeten Innenraum nach oben heraus und in den vom Oberteil 150, 150‘ gebildeten Innenraum von unten hinein. Der von Rotor 140 eingenommene Innenraum ist der Rotor-Innenraum 181 (5). Oberhalb des Rotor-Innenraumes 181 und damit innerhalb des vom Oberteil 150 gebildeten Gehäuseinnenraumes 180 befindet sich ein Zuführraum 182, der zur Aufnahme von Melierfasern dient.
Der Rotor 140 steht über einen Winkel α in geringem Abstand zur Vereinzelungsvorrichtung 190, da die Vereinzelungsvorrichtung eine an die Rotorkontur angepasste zylinderförmige konkave Krümmung aufweist, wobei α ≈ 180° ist.
Der Rotor-Innenraum 181 ist vom Zuführraum 182 über einen verengten Querschnitt des Innenraumes 180 verbunden. Diese Verengung wird durch einen Vorsprung 157 mit einer in den Innenraum 180 weisenden Abstreifkante 158 gebildet (3b, 5). Diese Kante 158 bildet (in einem senkrechten Schnitt wie in 3b, 5) einen Winkel β zwischen einer Tangente t am Rotor 140 und zwar an der Abstreifkante 158 und der nach oben an die Kante angrenzenden Fläche 160 des Abstreifers aus, wobei β vorliegend etwa 80° beträgt. Die Drehrichtung des Rotors 140 im Gehäuse 101 des Auftragswerkes 100 ist im vorliegenden Falle gegen den Uhrzeigersinn gerichtet. Daher werden die Melierfasern von links kommend gegen die Abstreifkante 158 des Abstreifers gefördert, sodass nur so viele Melierfasern vom Rotor 140 nach unten zur Vereinzelungsvorrichtung 190 mitgenommen werden, wie von den Fächern des Rotors aufgenommen werden können. Die oberhalb des Abstreifers abgescherte überschüssige Menge von Melierfasern wird nach oben abgelenkt. Dadurch erhält die sich im Zuführraum 182 befindende Melierfasermasse eine an der linken Seitenwand 151 aufwärts gerichtete Bewegungskomponente (siehe Pfeile).
Ferner ist ein Deckel 200 zum Verschließen des Oberteils 150 vorgesehen (4). Der Deckel 200 liegt auf der Dachfläche 153 auf und verschließt die darin gebildete Öffnung. Der Deckel 153 weist an seiner nach innen weisenden Unterseite eine konkave Ablenkfläche 201 auf und zwar an der Seite des Oberteils 150, an der die Melierfasern aufgrund der Abstreiferwirkung in einer aufwärts gerichteten Bewegung umgelenkt werden. Durch diese Ablenkfläche 201 werden die Melierfasern erneut umgelenkt und zwar von der aufwärts gerichteten Bewegung in eine horizontale (nach rechts gerichtete) Bewegung. Da die Melierfasern anschließend wieder nach unten fallen, ergibt sich dadurch eine umlaufende Bewegung der Melierfasern im Zuführraum 182, die eine Drehrichtung aufweist, die derjenigen des Rotors 140 entgegen gesetzt ist (siehe Pfeildarstellung). Durch die gegenläufigen Bewegungen der Melierfasern im Rotor-Innenraum 181, d.h. in den Fächern 143 des Rotors 140, einerseits und der Melierfasern im Zuführraum 182 wird ein kontinuierlicher und gleichmäßiger Nachschub zur Aufnahme in die Fächer 143 des Rotors 140 geschaffen, sodass sich in der Folge eine sehr gleichmäßige Lieferung von Fasern zur Vereinzelungsvorrichtung 190 und durch diese hindurch ergibt.
Der um die Rotationsachse 145 rotierbare Rotor 140 ist mit der Welle 141 beispielsweise einstückig gebildet. Er weist fünf im Winkel von 72° gleichmäßig um seine Rotationsachse 145 angeordnete und von der Rotationsachse radial nach außen gehende Schaufeln 142 mit Längskanten 146 auf. Die Schaufeln 142 sind an der Basis im Bereich der Rotationsachse 145 breiter als an ihren nach außen weisenden Längskanten 146. Zwischen benachbarten Schaufeln 142 sind Fächer 143 gebildet. Die Fächer 143 sind in axialer Richtung beidseitig durch kreisförmige Stirnscheiben 144 abgeschlossen. Die derart gebildeten Fächer 143 sind im Wesentlichen prismatisch. Der Rotor 140 kann durch Fräsen einstückig hergestellt sein. Gegebenenfalls kann die Welle 141 alternativ durch Einschrauben mit dem Rotor 140 verbunden sein.
Der Rotor 140 füllt im montieren Zustand den Innenraumbereich des Unterteils 130 vollständig aus, ragt jedoch über das Unterteil nach oben heraus und damit in den Innenraumbereich hinein, der von dem Oberteil 150 umfasst ist. Die Stirnscheiben 144 des Rotors 140 liegen im montierten Zustand im Bereich der kreissegmentförmigen Ausschnitte in den vorderen Wänden 135, 155 bzw. hinteren Wänden 136, 156 des Unterteils 130 bzw. Oberteils 150 des Gehäuses 101 und schließen damit den Innenraum des Gehäuses nach außen weitgehend ab.
In den 6 bis 8 ist eine weitere Ausführungsform mit einem Rotor 140 mit profilierten Längskanten 146 gezeigt. Da sich diese Ausführungsform von der ersten Ausführungsform der 1 bis 5 nur hinsichtlich der Ausbildung des Rotors 140 unterscheidet, werden nachfolgend lediglich diese Merkmale näher beschrieben. Soweit andere Komponenten und Merkmale in dieser Ausführungsform mit denjenigen der ersten Ausführungsform identisch sind, wird auf die entsprechende Beschreibung zu den 1 bis 5 verwiesen, die hier ebenso gilt.
Der Rotor 140 gemäß der zweiten Ausführungsform weist ebenso wie derjenige der ersten Ausführungsform eine Welle 141 sowie achsparallel zur Drehachse des Rotors angeordnete Schaufeln 142 auf. In diesem Falle weist der Rotor 140 vier Schaufeln 142 auf, die in einem Winkel von jeweils 90° um die Drehachse 145 des Rotors herum angeordnet sind. Zwischen benachbarten Schaufeln 142 ist jeweils ein Fach 143 gebildet. Weiterhin weist der Rotor 140 auch Stirnscheiben 144 auf, die den Schaufelbereich in axialer Richtung beidseitig abschließen.
Die Schaufeln 142 sind im Gegensatz zu denen der ersten Ausführungsform profiliert, während diejenigen der ersten Ausführungsform unprofilierte (gerade) Längskanten 146 aufweisen. Die Profilierung der Schaufeln 142 besteht in diesem Falle darin, dass sie durch zueinander beabstandete Ausnehmungen bzw. Durchbrüche 147 unterbrochen sind. Im vorliegenden Falle sind die Durchbrüche zur Rotorachse 145 hin abgerundet, vorzugsweise kreisförmig abgerundet. Durch die Durchbrüche 147 kann Melierfasermasse bei der Drehung des Rotors 140 von einem Fach 143 zu einem benachbarten übertreten. Damit sich dieser quer laufende Strom von Melierfasermasse nicht umlaufend um den gesamten Rotor 140 weitgehend ungehindert bewegen kann, sind die Durchbrüche benachbarter Rotorschaufeln 142 gegeneinander versetzt, sodass die Melierfasermasse für einen Übertritt von Fach 143 zu Fach 143 wellenförmige Bahnen zurücklegen muss.
In 9 ist eine schematische Seitenansicht einer Auftragsvorrichtung 1000 gezeigt. Die Auftragsvorrichtung 1000 weist eine Versorgungs- und Kommunikationseinheit auf, die Aggregate, wie Motoren, Energieversorgung und Datentransfereinrichtungen aufweist (hinter der Platte 500, nicht dargestellt). Ferner nicht dargestellt sind eine erste Speichertrommel für eine bandförmige Kunststofffolie K, von der die unbearbeitete Kunststofffolie abgerollt wird, und eine zweite Speichertrommel, auf der die bearbeitete Kunststofffolie wieder aufgewickelt wird. Die Auftragsvorrichtung 1000 weist im Bereich der Transportbahn für die Kunststofffolie K zwei nebeneinander angeordnete erfindungsgemäße Auftragswerke 100, 100‘ auf, die sich in geringem Abstand über der Transportbahn befinden. Die Kunststofffolie K wird über Führungswalzen 1500 geführt, die die Transportbahn für die Kunststofffolie festlegen und eine Substrathalterung darstellen. Ferner weist die Auftragsvorrichtung 1000 eine Heizwalze 1200 sowie eine Kühlwalze 1300 auf. Schließlich weist die Auftragsvorrichtung 1000 eine Photolumineszenz-Detektoreinheit 1400 auf.
Die bandförmige Kunststofffolie K wird in der Pfeilrichtung in der Auftragsvorrichtung 1000 auf der gezeigten Transportbahn befördert. Hierzu dienen übliche Folientransportvorrichtungen. Die Kunststofffolie K passiert zunächst zwei erfindungsgemäße Auftragswerke 100, 100‘ in geringem Abstand unter diesen, beispielsweise in einem Abstand von 25 mm. Dabei werden Melierfasern S auf die Folie K gestreut. Die Melierfasern S fluoreszieren unter UV-Bestrahlung und sind zur Fixierung auf der Folie K mit einem Hotmelt-Kleber beschichtet. Anschließend wird die Kunststofffolie K um eine Heizwalze 1200 geführt, durch die die Folie K erhitzt wird. Dabei schmelzen die Melierfasern S an und werden dadurch auf der Kunststofffolie K fixiert. Anschließend wird die Folie K über eine Kühlwalze 1300 geführt, um diese wieder abzukühlen. Schließlich wird die mit dem Melierfasern S versehene Kunststofffolie K an einer Photolumineszenz-Detektoreinheit 1400 vorbei geführt, wobei die Melierfasern S mittels UV-Strahlung angeregt und das dadurch entstehende Lumineszenzbild aufgenommen wird. Die dabei erfassten Bilder werden einer Bildauswertung zugeführt, um die Faserdichte auf dem Material zu ermitteln. Gegebenenfalls kann die Dichte der Melierfasern S durch geeignete Maßnahmen an den Auftragswerken 100, 100‘ nachgeregelt werden, beispielsweise über die Drehgeschwindigkeit der Rotoren.
Bezugszeichenliste

100, 100‘: Auftragswerk
101, 101‘: Gehäuse
110, 110‘: Grundlagerblock
120, 120‘: Stirnlagerblock
130, 130‘: Unterteil des Gehäuses 101, 101‘
131: linke Seitenwand des Unterteils 130
132: rechte Seitenwand des Unterteils 130
133: Boden des Unterteils 130
133.1, 133.2: durchbrochene Bereiche im Boden 133 des Unterteils 130
133.3: Steg im Boden 133 des Unterteils 130
134: Innenwand des Unterteils 130
135: vordere Seitenwand
136: hintere Seitenwand
140, 140‘: Rotor
141: Welle des Rotors 140
142, 142‘: Schaufeln des Rotors 140, 140‘
143, 143‘: Fächer des Rotors 140, 140‘
144: Stirnscheiben des Rotors 140
145: Rotationsachse des Rotors 140
146: Schaufelrand, Längskanten, Stirnkanten
147: Ausnehmung, Durchbruch in den Schaufeln 142
150, 150‘: Oberteil des Gehäuses 101, 101‘
151: linke Seitenwand
152: rechte Seitenwand
153: Dachfläche
155: vordere Seitenwand
156: hintere Seitenwand
157: Vorsprung, Abstreifer
158: Abstreifkante am Vorsprung 157
159: gekrümmter Wandabschnitt am Vorsprung 157
160: Fläche am Vorsprung 157
171: erste Dichtungsscheibe
172: zweite Dichtungsscheibe
180, 180‘: Gehäuseinnenraum
181: Rotor-Innenraum
182, 182‘: Zuführraum
190: Vereinzelungsvorrichtung, Siebgewebe
191: Halteleisten
192: verschlossene Bereiche des Siebgewebes 190
192: offene Bereiche des Siebgewebes 190
200: Deckel
201: Ablenkfläche
500: Halteplatte
1000: Auftragsvorrichtung
1200: Heizwalze
1300: Kühlwalze
1400: Photolumineszenz-Detektoreinheit
1500: Führungswalzen, Substrathalterung
α: Kontaktwinkel des Rotors an der Vereinzelungsvorrichtung 190
β: Winkel an der Abstreifkante 158
K: Substrat, Kunststofffolie
S: Streugut, Melierfasern
t: Tangente an der Abstreifkante 158

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 102009040746 A1 [0004, 0012]
DE 29824114 U1 [0005]
DE 10163054 B4 [0006, 0007]

Claims

Auftragswerk (100) zum Auftragen von Streugut (S) auf ein Substrat (K), wobei das Auftragswerk ein Streugehäuse (101) mit einem Gehäuseinnenraum (180) zur Aufnahme von Streugut (S) aufweist und wobei der Gehäuseinnenraum (180) durch eine Vereinzelungsvorrichtung (190) nach unten abgeschlossen ist und sich in dem Gehäuseinnenraum (180) mindestens ein Rotor (140) befindet, der um eine Rotationsachse (145) drehbar ist und der jeweils mindestens eine sich parallel zur Rotationsachse (145) erstreckende Rotorschaufel (142) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Rotor (140) mit seiner Rotationsachse (145) parallel zur Vereinzelungsvorrichtung (190) angeordnet ist.
Auftragswerk (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vereinzelungsvorrichtung (190) koaxial zu dem mindestens einen Rotor (140) geformt und in geringem Abstand zu der jeweils mindestens einen Rotorschaufel (142) angeordnet ist.
Auftragswerk (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die jeweils mindestens eine Rotorschaufel (142) nach außen verjüngt.
Auftragswerk (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils mindestens eine Rotorschaufel (142) gegenüber dem Radius des mindestens einen Rotors (140) zur Rotationsrichtung (145) des mindestens einen Rotors hin geneigt ist.
Auftragswerk (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils mindestens eine Rotorschaufel (142) im Bereich von deren Schaufelrand (146) durch jeweils mindestens eine Ausnehmung und/oder Durchbrechung profiliert ist.
Auftragswerk (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausnehmung und/oder Durchbrechung (147) an benachbarten Rotorschaufeln (142) gegeneinander versetzt sind.
Auftragswerk (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Gehäuseinnenraum (180) oberhalb des mindestens einen Rotors (140) ferner ein Zuführraum (182) für das Streugut (S) befindet.
Auftragswerk (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuführraum (182) für das Streugut (S) nach unten durch den mindestens einen Rotor (140) und nach oben durch eine sich parallel zu dem mindestens einen Rotor erstreckende konkave Ablenkfläche (201) begrenzt ist.
Auftragswerk (100) nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Zuführraum (182) unter Bildung eines gegen die Rotationsrichtung des mindestens einen Rotors (140) wirkenden Abstreifers (157) nach unten verjüngt.
Auftragsvorrichtung (1000), die mindestens ein Auftragswerk (100, 100‘) nach einem der Ansprüche 1–9 sowie eine sich unterhalb des mindestens einen Auftragswerkes (100, 100‘) befindende Substrathalterung (1500) aufweist.
Auftragsvorrichtung (1000) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrathalterung durch eine Transportvorrichtung (1500) für eine aufwickelbare Folie (K) gebildet ist, sodass die Folie auf einer sich unterhalb des mindestens einen Auftragswerkes (100, 100‘) befindenden Transportbahn beförderbar ist.
Verfahren zum Auftragen von Streugut (S) auf ein Substrat (K) unter Verwendung mindestens eines Auftragswerkes (100), insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1–9, wobei das mindestens eine Auftragswerk (100) ein Streugehäuse (101), einen sich im Gehäuseinnenraum (180) befindenden Rotor (140) sowie eine den Gehäuseinnenraum (180) nach unten abschließende Vereinzelungsvorrichtung (190) aufweist, umfassend: Befüllen des Auftragswerkes (100) mit dem Streugut (S), Rotieren des Rotors (140) um eine Rotationsachse (145) und Befördern des Streugutes (S) durch die Vereinzelungsvorrichtung (190), sodass das Streugut (S) auf das Substrat (K) gelangen kann.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Streugut (S) durch Fasern gebildet ist und dass der Rotor (140) die Fasern aufrichtet, sodass die Fasern der Länge nach durch Öffnungen in der Vereinzelungsvorrichtung (190) hindurch fallen können.
Verwendung des Auftragswerkes (100) nach einem der Ansprüche 1–9 zum Auftragen von Melierfasern (S) auf eine Kunststofffolie (K).